Pengukuran

Arus dan Tegangan Tinggi

Dalam pengujian industri dan laboratorium penelitian, adalah penting untuk

mengukur tegangan dan arus secara akurat, menjamin keamanan yang sempurna untuk

personil dan peralatan. Oleh karena itu orang yang menangani peralatan serta perangkat

metering harus dilindungi terhadap tegangan lebih dan juga terhadap tegangan induksi

karena menyimpang kopling. Oleh karena itu, lokasi dan tata letak perangkat itu penting.

Kedua, ekstrapolasi linear dari perangkat luar yang rentang, mereka tidak berlaku untuk

meter tegangan tinggi dan instrumen pengukuran, dan mereka harus dikalibrasi agar

sempurna. Interferensi elektromagnetik adalah masalah serius dalam tegangan impuls dan

pengukuran arus, dan itu harus dihindari atau diminimalkan. Oleh karena itu, meskipun

prinsip-prinsip pengukuran mungkin sama, perangkat dan instrumen untuk pengukuran

tegangan tinggi dan arus berbeda jauh dari tegangan rendah dan perangkat arus yang

rendah. Perangkat yang berbeda digunakan untuk pengukuran tegangan tinggi dapat

diklasifikasikan seperti pada Tabel 7.1 lahan 7.2.

7.1. Pengukuran DC Tegangan Tinggi

Pengukuran DC tegangan tinggi seperti pada pengukuran tegangan rendah,

umumnya dilakukan dengan perpanjangan meter dengan sebuah resistansi seri yang

besar. Arus bersih dalam meter biasanya dibatasi pada satu ke sepuluh microamperes

untuk defleksi skala penuh. Untuk tegangan yang sangat tinggi (1000 kV atau lebih)

masalah timbul karena disipasi daya yang besar, kebocoran arus dan keterbatasan stres

tegangan per satuan panjang, perubahan resistansi karena variasi suhu, dll. Oleh

karena itu, pembagi resistansi potensial dengan voltmeter elektrostatik kadang-kadang

lebih baik ketika diperlukan presisi tinggi. Tapi pembagi potensial juga menderita

kerugian atas. Kedua meter resistansi seri dan pembagi potensial menyebabkan

mengalirnya arus dari sumber. Voltmeter pembangkit adalah perangkat impedansi

tinggi dan tidak memuat sumber. Mereka menyediakan isolasi lengkap dari sumber

tegangan (tegangan tinggi) karena mereka tidak langsung terhubung ke terminal

tegangan tinggi dan karenanya lebih aman. Percikan celah udara seperti lapisan celah

udara adalah perangkat pengganti gas dan memberikan pengukuran yang akurat dari

tegangan puncak. Ini cukup sederhana dan tidak memerlukan konstruksi khusus. Tapi

pengukuran dipengaruhi oleh kondisi atmosfer seperti suhu, kelembaban, dll dan oleh

sekitar obyek dibumikan , sebagai medan listrik di celah dipengaruhi oleh keberadaan

objek yang telah dibumikan. Tapi pengukuran celah lapisan dari tegangan adalah

independen dari gelombang dan frekuensi.

7

Tabel 7.1 Teknik Mengukur Tegangan Tinggi

Tipe tegangan Metode atau teknik

(a) Tegangan DC (i) Microammeter resistansi seri

(ii) Pembagi Potensisal Tegangan

(iii) Pembangkitan Voltmeter

(iv) Lapisan dan celah percikan

yang lain.

(b) Tegangan AC

(Frekuensi Tenaga)

(i) Ammeter impedansi seri

(ii) Pembagi potensial (jenis

resistansi atau kapasitansi)

(iii) Transformator potensial

(electromagnet atau CVT)

(iv) Voltmeter electrostatic

(v) Celah lapisan

(c) Tegangan AC frekuensi tinggi,

tegangan impuls, dan tegangan

yang berubah dengan cepat lainnya

(i) Potensi pembagi dengan

osilograf sinar katoda (resistif

atau pembagi kapasitif)

(ii) voltmeter puncak

(iii) Celah lapisan

Tabel 7.2 Teknik Mengukur Arus Tinggi

Tipe Arus Peralatan atau Teknik

a. arus DC (Direct Currents) (i) Resistansi shunt dengan

miliammeter

(ii) Generator efek Hall

(Hall effect generators)

(iii) Link Magnetik

b. Arus AC (Alternating Currents)

(frekuensi tenaga)

(i) Shunt Resistif

(ii) Transformator arus

elektromagnetik

c. AC frekuensi tinggi, impul dan arus

yang berubah dengan cepat.

(i) Shunt resistif

(ii) Potensiometer magnet atau

kumparan Rogowski

(iii) Link Magnetic

(iv) Generator efek Hall (Hall effect

generators)

7.1.1 Resistance Series Ohmic Tinggi dengan Microammeter

DC tegangan Tinggi biasanya diukur dengan menghubungkan resistansi

yang sangat tinggi (beberapa ratusan mega ohm) secara seri dengan ammeter

mikro seperti ditunjukkan pada Gambar .7.1. Hanya arus mengalir melalui besar

dikalibrasi resistansi R diukur oleh kumparan microammeter bergerak. Tegangan

sumber yang diberikan oleh

V = IR

Penurunan tegangan dalam meter dapat

diabaikan, sebagai impedansi meter ini hanya

beberapa ohm dibandingkan untuk beberapa

ratus mega-ohm dari seri resistansi R. Sebuah

perangkat pelindung seperti celah kertas,

tabung cahaya neon, atau zener dioda dengan

rangkaian seri yang cocok dihubungkan

melintasi meter sebagai perlindungan terhadap

tegangan tinggi dalam kasus resistansi seri R

gagal atau berkedip lebih. Nilai ohmik dari

resistansi seri R dipilih sedemikian rupa

sehingga arus dari satu ke sepuluh

microamperes diperbolehkan untuk defleksi

skala penuh. Resistansi dibangun dari sejumlah

besar resistor luka kawat secara seri. Penurunan

tegangan pada setiap elemen resistor dipilih untuk menghindari flashovers dan

discharges. Sebuah nilai yang kurang dari 5 kV/cm di udara atau kurang dari 20

kV/cm dalam minyak yang diperbolehkan. Rantai resistor disediakan dengan

penghentian bebas korona. Bahan untuk elemen resistif biasanya karbon paduan

dengan koefisien suhu kurang dari 10-4

/oC. Karbon dan resistor film logam

lainnya juga digunakan. Sebuah rantai resistansi dibangun dengan ± 1% resistor

karbon terletak di minyak transformator kedap udara diisi PVC tabung, untuk 100

kV operasi memiliki stabilitas suhu yang sangat baik keterbatasan dalam desain

tahan seri.

(i) Disipasi daya dan sumber pemuatan,

(ii) Efek suhu dan stabilitas waktu yang lama,

(iii)Tegangan ketergantungan elemen resistif, dan

(iv) Kepekaan terhadap tekanan mekanis.

Meter resistansi seri yang dibangun untuk 500 kV DC dengan akurasi yang lebih

baik dari 0,2%.

7.1.2 Pembagi Potensial Resistansi untuk Tegangan DC

Sebuah tegangan pembagi potensial resistansi dengan impedansi voltmeter

elektrostatik atau tinggi ditunjukkan pada Gambar. 7.2. Pengaruh suhu dan

tegangan pada elemen dihilangkan dalam pengaturan tegangan pembagi. Besarnya

tegangan tinggi diberikan berdasarkan [(R1 + R2)/R2]v2, dimana v2 adalah DC

tegangan rendah tegangan lengan R2. Dengan perubahan mendadak dalam

tegangan, seperti operasi switching, flashover dari benda uji, atau sumber arus

pendek, lewat denyar atau kerusakan mungkin terjadi pada elemen-elemen

pembagi karena kapasitansi seluruh elemen dan karena kapasitansi tanah. Untuk

menghindari tegangan transien, tegangan mengendalikan kapasitor dihubungkan

Gambar 7.1. Micrometer

resistansi seri

di seluruh elemen. Sebuah penghentian bebas korona juga diperlukan untuk

menghindari pembuangan yang tidak perlu di ujung tegangan tinggi. Sebuah

resistor seri dengan koneksi kapasitor paralel untuk Linearisasi distribusi potensial

transien ditunjukkan pada Gambar. 7.3. Potensi pembagi yang dibuat dengan

akurasi 0,05% hingga 100 kV , dengan akurasi 0,1% hingga 300 kV, dan dengan

akurasi yang lebih baik dari 0,5% untuk 500 kV.

7.1.3 Voltmeter Pembangkit

Alat ukur tegangan tinggi mempekerjakan menghasilkan prinsip ketika

sumber loading dilarang (seperti dengan Van de Graaff generator, dll) atau bila

koneksi langsung ke sumber tegangan tinggi harus dihindari. Sebuah voltmeter

menghasilkan adalah kapasitor tegangan generator elektrostatik variabel yang

menghasilkan arus sebanding dengan tegangan eksternal. Perangkat ini didorong

oleh sinkron atau konstan kecepatan motor eksternal dan tidak menyerap kekuatan

atau energi dari sumber pengukuran tegangan.

Prinsip Operasi

Muatan yang tersimpan dalam kapasitor kapasitansi C diberikan oleh q = CV. Jika

kapasitansi kapasitor bervariasi dengan waktu ketika terhubung ke sumber

tegangan V, arus melalui kapasitor,

(7.1)

Untuk tegangan DC dV/dt = O. Oleh karena itu,

Gambar 7.2. Pembagi potensial resistansi

dengan voltmeter

elektrostatik

P-peralatan pelindung

ESV-voltmeter elektrostatik

Gambar 7.3. Tahahanan seri dengan

kapasitor parallel untuk

linerasi potensial untuk

tegangan transient.

(7.2)

Jika kapasitansi C bervariasi antara batas Co dan (Co + Cm) sinusoidal sebagai

C = Co + Cm sin

arus i adalah

i = im cos

dimana i = V Cm

(im adalah nilai puncak arus). Nilai rms arus diberikan oleh :

(7.3)

Untuk frekuensi sudut konstan , arus sebanding dengan tegangan V. Lebih sering ,

arus yang dihasilkan diperbaiki dan diukur dengan meteran coil bergerak .

Pembangkit voltmeter dapat digunakan untuk pengukuran tegangan AC juga

memberikan frekuensi sudut adalah sama atau sama dengan setengah dari

frekuensi pasokan. Sebuah voltmeter menghasilkan dengan silinder berputar

terdiri dari dua elektroda excitating lapangan dan berputar dua tiang angker

digerakkan oleh motor sinkron pada kecepatan n konstan. Arus AC mengalir

antara dua bagian dari armatur yang diperbaiki oleh komutator aritmatika berarti

dapat dihitung dari :

Untuk tegangan simetris Cmin = O. Bila tegangan tidak simetris, salah satu

elektroda didasarkan dan Cmin memiliki nilai yang terbatas. Faktor

proporsionalitas

ditentukan oleh kalibrasi.

Perangkat ini dapat digunakan untuk mengukur tegangan AC memberikan

kecepatan drive -motor adalah setengah frekuensi tegangan yang akan diukur. Jadi

empat-kutub motor sinkron dengan 1500 rpm cocok untuk 50 Hz. Untuk

mengukur nilai puncak-dokumen, sudut fase motor juga harus disesuaikan

sehingga bahwa C maks dan nilai puncak terjadi pada saat yang sama .

Pembangkit voltmeter mempekerjakan berputar sektor atau baling-baling untuk

variasi kapasitansi. Gambar 7.4 memberikan diagram skematik voltmeter

menghasilkan . Sumber tegangan tinggi yang terhubung ke disk elektroda S3 yang

disimpan di jarak tertentu pada sumbu yang lain elektroda tegangan rendah So, S1,

dan S2. Rotor So didorong pada kecepatan konstan oleh sinkron motor dengan

kecepatan yang sesuai (1500,1800,3000, atau 3600 rpm) . Baling-baling rotor

menyebabkan perubahan periodik So kapasitansi antara piringan terisolasi S2 dan

hv elektroda S3. Bentuk dan jumlah baling-baling dari So dan S1 didesain

sedemikian rupa sehingga mereka menghasilkan variasi sinusoidal dalam

kapasitansi. Yang dihasilkan arus AC yang melalui hambatan R diperbaiki dan

dibaca oleh alat kumparan bergerak Sebuah penguat diperlukan, jika kapasitansi

shunt lead besar atau lebih yang digunakan untuk koneksi ke rectifier dan meter .

Instrumen ini dikalibrasi menggunakan pembagi potensial atau bola kesenjangan .

The skala meter linear dan jangkauan dapat diperpanjang

Gambar 7.4. diagram skematik dari voltmeter pembangkit

(putaran tipe vane)

a. Putaran tipe silinder b. putaran tipe vane

Gambar 7.5. kurva kalibrasi dari voltmeter pembangkit yang ditunjukan

oleh gambar 7.5 a dan b.

dengan ekstrapolasi. Kurva kalibrasi Khas voltmeter penghasil diberikan pada

Gambar. 7.5a dan b .

Keuntungan Pembangkit voltmeter

(i) Tidak ada sumber pemuatan oleh meter,

(ii) Tidak ada koneksi langsung ke elektroda tegangan tinggi,

(iii)Skala linear dan perluasan jangkauan mudah, dan

(iv) Instrumen yang sangat nyaman untuk perangkat elektrostatik seperti Van de

Graaff generator dan akselerator partikel.

Keterbatasan Voltmeter Pembangkit

(i) Mereka membutuhkan kalibrasi,

(ii) Konstruksi hati-hati diperlukan dan merupakan instrumen rumit yang

membutuhkan drive tambahan , dan

(iii)Gangguan dalam posisi dan pemasangan elektroda melakukan kalibrasi valid.

7.1.4 Metode lainnya - Osilasi Bulat (oscillating spheroid)

Periode osilasi dari suatu oscillating spheroid dalam medan listrik seragam

sebanding dengan medan listrik diterapkan. Prinsip ini dimanfaatkan dalam

mengukur DC tinggi tegangan. Periode osilasi dari spheroid ditangguhkan antara dua

elektroda dengan dan tanpa hadir medan listrik diukur. Jika frekuensi osilasi untuk

amplitudo kecil f dan fo masing-masing, maka medan listrik

dan sehingga tegangan di aplikasikan

karena E = V/d (d menjadi pemisahan kesenjangan antara elektroda) .

Proporsionalitas konstan dapat ditentukan dari dimensi bulat atau eksperimental.

Medan listrik yang seragam yang dihasilkan dengan menggunakan dua

elektroda dengan profil Bruce untuk jarak sekitar 50 cm. Salah satu elektroda

ditanahkan dan yang lain terhubung ke dc tegangan tinggi source. Spheroid

ditangguhkan di tengah elektroda dalam sumbu dari medan listrik. Periode osilasi

diukur dengan menggunakan teleskop dan stop watch. Instrumen jenis ini dibangun

untuk tegangan hingga 200 kV , dan akurasi diperkirakan ± 0,1 % . Dalam desain

Bruce, elektroda dari 145 cm dengan diameter 45 cm jarak digunakan Sebuah akurasi

keseluruhan ± 0,03 % diklaim sampai dengan tegangan maksimum 250 kV. Karena

ini adalah metode yang sangat memakan rumit dan waktu, tidak banyak digunakan .

Kisaran berguna voltmeter bulat dibatasi oleh pembuangan local.

7.1.5 Pengukuran Tegangan Ripple di Sistem DC

Ini telah dibahas dalam bab sebelumnya bahwa dc sirkuit penyearah

mengandung riak, yang harus tetap rendah (<< 3%). Tegangan Ripple adalah

tegangan AC non - sinusoidal , dan sebagai pengukuran oscillographic seperti

tegangan ini diinginkan. Bagaimana pernah, jika pembagi potensial resistansi

digunakan bersama dengan osiloskop , pengukuran nilai kecil SV riak akan tidak

akurat.

Sebuah metode sederhana untuk mengukur tegangan riak adalah dengan

menggunakan kapasitansi-resistance (CR) sirkuit dan mengukur komponen

bervariasi dari tegangan AC dengan menghalangi komponen DC. Jika V1 adalah

sumber tegangan DC dengan riak (Gambar 7.6a) dan V2 adalah tegangan menurut

pengukuran resistansi R, dengan C bertindak sebagai kapasitor pemblokir, kemudian

V2 (t) = V1 (t) – Vdc = tegangan ripple

Kondisi yang dimungkinkan disini adalah CR >> 1

Pengukuran Ripple dengan CRO

Susunan sirkuit rinci digunakan untuk tujuan ini ditunjukkan pada Gambar.

7.6b. Di sini, kapasitansi ‘C’ berperingkat untuk tegangan puncak. Adalah penting

bahwa saklar ‘S’ ditutup ketika CRO terhubung ke sumber sehingga terminal input

CRO tidak menerima sinyal tegangan tinggi sementara ‘C’ sedang diisi. Selanjutnya,

C harus

Gambar 7.6. Rangkaian peralatan untk menghitung tegangan ripple

lebih besar dari kapasitansi kabel dan kapasitansi input dari CRO, diambil bersama-

sama.

7.2 Pengukuran Tegangan Tinggi dan Impulse

Pendahuluan

Pengukuran tegangan tinggi AC menggunakan metode konvensional seperti

voltmeter impedansi seri, pembagi potensial, potensial transformator, atau voltmeter

elektrostatik. Tapi desain mereka berbeda dengan pengukuran tegangan rendah,

sebagai desain isolasi dan sumber pemuatan adalah kriteria penting. Ketika hanya

pengukuran nilai puncak yang diperlukan, voltmeter puncak dan celah lapisan dapat

digunakan. Seringkali, celah lapisan digunakan untuk tujuan kalibrasi. Impulse dan

pengukuran frekuensi tinggi AC selalu menggunakan pembagi potensial dengan sinar

katoda osilograf untuk merekam gelombang tegangan. Kesenjangan Sphere digunakan

ketika nilai-nilai puncak dari tegangan hanya dibutuhkan dan juga untuk keperluan

kalibrasi .

7.2.1 Voltmeter Impedansi Seri

Untuk frekuensi daya AC. pengukuran impedansi seri mungkin murni

resistansi atau reaktansi. Karena resistansi melibatkan kerugian daya, sering

kapasitor lebih disukai sebagai reaktansi seri. Selain itu, untuk daya tahan tinggi ,

variasi resistansi dengan temperatur adalah masalah, dan induktansi sisa

perlawanan menimbulkan impedansi berbeda dari perlawanan Ohmic nya. Unit

resistansi tinggi untuk tegangan tinggi memiliki kapasitansi nyasar dan karenanya

perlawanan Unit akan memiliki sirkuit setara seperti ditunjukkan pada Gambar .

7.7 . Pada setiap CD frekuensi AC yang tegangan, impedansi dari resistansi R

adalah

(7.5)

Gambar 7.7. Rangkaian peralatan parameter sederhana

dari suatu resistansi R ohmic yang tinggi.

L - induktansi Residual

C- Kapasitansi Residual

Jika L dan C yag kecil dibandingkan dengan R,

(7.6)

dan total sudut fase adalah

(7.7)

Ini dapat dijadikan nol dan independen dari frekuensi jika,

L/C = R2

Untuk diperpanjang dan besar dimensi resistor, sirkuit ini tidak valid dan

masing-masing unsur resistor harus didekati dengan sirkuit ini setara. Seluruh unit

resistor maka harus diambil sebagai setara saluran transmisi, untuk menghitung

resistansi efektif. Juga, tanah atau tersesat kapasitansi setiap elemen

mempengaruhi arus yang mengalir di unit, dan indikasi hasil meter dalam

kesalahan . Rangkaian setara dari resistor tegangan mengabaikan induktansi tinggi

dan rangkaian kompensasi resistor seri menggunakan penjaga dan waktu resistor

ditunjukkan pada Gambar. 7.8a dan b masing-masing. Stray efek kapasitansi

tanah (lihat Gambar. 7.8b) dapat dihapus dengan melindungi resistor R dengan

sebuah spiral yang mengelilingi kedua Rs, yang mengalirkan resistor sebenarnya

tapi tidak memberikan kontribusi arus melalui instrumen. Dengan tuning resistor

Ra, potensi akhir perisai resistor dapat disesuaikan dengan respek ke resistor

pengukuran yang sebenarnya sehingga mengakibatkan arus diantara kompensasi

perisai dan resistor pengukuran memberikan sudut fase minimum.

Gambar. 7.8 Resistansi seri rxtended untuk pengukuran tegangan tinggi AC

Kapasitansi Seri Voltmeter

Untuk menghindari kekurangan ditunjukkan sebelumnya, sebuah kapasitor

seri digunakan sebagai pengganti resistor untuk pengukuran tegangan tinggi AC.

Diagram skematik ditunjukkan pada Gambar. 7.9. Arus Ic melalui meter adalah:

Ic = j CV (7.9)

(a) Extended resistansi seri dengan

induktansi diabaikan

Cg-Stray kapasitansi ke tanah

Cs- kapasitansi belitan

(b) resistansi Series dengan penjaga

dan tuning resistansi

R - Series resistor

Rs-Guard resistor

Ra - Tuning resistor

Gambar 7.9. kapasitansi seri dengan sebuah miliammeter

untuk mengukur tegangan tinggi AC

di mana, C = kapasitansi dari kapasitor seri,

= frekuensi sudut, dan

V = diterapkan tegangan AC

Jika tegangan AC mengandung harmonik, kesalahan karena perubahan impedansi

seri terjadi. Nilai rms tersebut. tegangan V dengan harmonik diberikan oleh

(7.10)

di mana V1, V2, … Vn mewakili nilai rms dari fundamental, kedua ... dan n

harmonik. Arus akibat harmonik ini

I1 = CV1

I2 = CV2 … , dan (7.11)

In = CVn

Sehingga hasil arus rms adalah:

(7.12)

Dengan kelima harmonik 10% saja, saat ini adalah 11,2 % lebih tinggi, dan

karenanya kesalahan adalah 11,2 % dalam pengukuran tegangan Metode ini tidak

dianjurkan bila tegangan AC bukan gelombang sinusoidal murni tetapi

mengandung harmonisa yang cukup besar. Seri voltmeter kapasitansi digunakan

dengan cascade transformer untuk mengukur nilai rms hingga 1000 kV. Seri

kapasitansi dibentuk sebagai kapasitor plat paralel antara terminal tegangan tinggi

dari transformator dan piring tanah ditangguhkan di atasnya . Sebuah ammeter

rectifier digunakan sebagai instrumen menunjukkan dan langsung dikalibrasi

tegangan tinggi nilai rms. Meteran itu biasanya 0-100 A kumparan bergerak

meter dan atas semua kesalahan adalah sekitar 2%.

7.2.2 Pembagi Potensial Kapasitansi dan Transformer Tegangan Kapasitansi

Kesalahan karena tegangan harmonik dapat dihilangkan dengan menggunakan

pembagi tegangan kapasitif dengan voltmeter elektrostatik atau meter impedansi

tinggi seperti VTVM suatu Jika meter dihubungkan melalui kabel yang panjang ,

kapasitansi harus diperhitungkan dalam kalibrasi. Biasanya, standar kompresi udara

atau gas kondensor digunakan sebagai C1 (Gambar 7.10), dan C2 dapat berupa

kapasitor besar (mika, kertas, atau rendah loss kondensor). C1 adalah tiga kapasitor

terminal dan terhubung ke C2 melalui terlindung kabel, dan C2 benar-benar

terlindung dalam kotak untuk menghindari kapasitansi liar. Itu tegangan yang

diberikan V1 diberikan oleh

(7.13)

dimana Cm adalah kapasitansi dari meter dan kabel penghubung dan memimpin dan

V2 adalah pembacaan meter. kapasitansi

Gambar 7.10. Pembagi potensial kapasitansi

C1 - Kompresi standar gas h.v. kondensator

C2 - Standar tegangan rendah kondensor

ESV - voltmeter elektrostatik

P - gap pelindung

C.C. - Menghubungkan kabel

Transformer Tegangan Kapasitansi - CVT

Pembagi kapasitansi dengan sebuah kecocokan atau mengisolasi potensi

transformator disetel untuk kondisi resonansi sering digunakan dalam sistem tenaga

untuk pengukuran tegangan. Ini adalah sering disebut sebagai CVT. Berbeda

kapasitansi pembagi sederhana yang requires a high impedance meter like VTVM a

atau voltmeter elektrostatik, CVT dapat dihubungkan ke perangkat impedansi rendah

seperti koil tekanan alat pengukur watt atau relay coiiCVTcan memasok beban

beberapa VA. Diagram skematik dari CVT dengan sirkuit ekuivalen adalah diberikan

pada Gambar. 7.11. C1 terbuat dari beberapa unit kondensor tegangan tinggi, dan

total kapasitansi akan sekitar beberapa ribu picofarads sebagai terhadap standar gas

diisi kondensor sekitar 100 pF. Sebuah transformator pencocokan terhubung antara

beban atau meteran M dan C2. Rasio transformator dipilih atas dasar ekonomi, dan

hv yang Peringkat berliku mungkin 10 sampai 30 kV dengan Lv. berliku dinilai 100-

500 V. nilai tuning choke L dipilih untuk membuat rangkaian setara CVT murni

resistif atau untuk membawa kondisi resonansi. Kondisi ini dipenuhi bila

(7.14)

dimana,

L= Induktansi dari choke, dan

LT= peralatan induktansi dari transformer

Tegangan V2 (tegangan meter) akan berada dalam fase dengan tegangan input

V1. Diagram fasor dari CVT dalam kondisi resonansi ditunjukkan pada Gambar.

7.11. Meteran itu diambil sebagai beban resistif, dan X'm diabaikan. Tegangan beban

disebut sisi pembagi akan V’2 = (I’m R’m) dan Vc2 = V’2 + Im (Re + Xe). Hal ini jelas

dari diagram fasor yang V1. (tegangan input) = (Vc1+ V c2) dan pada fase

a. Skema representasi b. rangkaian Equivalent

Gambar. 7.11 trafo tegangan capasitif (CVT)

dengan V’2 tegangan meter. Re dan Xe termasuk keresistansi transformator potensial

dan kebocoran reaktansi. Dalam kondisi ini, rasio tegangan menjadi

(7.15)

(mengabaikan tegangan drop Im • Xe yang sangat kecil dibandingkan dengan

tegangan VC1 ) di mana VRi adalah penurunan tegangan transformator dan gulungan

choke.

Keuntungan dari CVT adalah:

(i) Desain yang sederhana dan instalasi mudah,

(ii) Dapat digunakan baik sebagai alat ukur untuk tegangan meter dan menyampaikan

tujuan dan juga sebagai kondensor kopling untuk komunikasi power line carrier

dan menyampaikan.

(iii)Frekuensi distribusi tegangan independen bersama elemen sebagai terhadap

transformer potensial magnetik konvensional yang membutuhkan desain insulasi

tambahan terhadap lonjakan, dan

(iv) Menyediakan isolasi antara terminal tegangan tinggi dan tegangan rendah metering.

Kelemahan dari CVT adalah:

(i) Rasio tegangan rentan terhadap variasi suhu, dan

(ii) Masalah merangsang ferro- resonansi pada sistem tenaga.

Pembagi Potensial Resistansi

Pembagi potensial resistansi menderita kerugian yang sama seperti voltmeter

resistansi seri untuk aplikasi AC. Selain itu, kapasitansi nyasar dan induktansi

(Gambar 7.7 dan 7.8) yang terkait dengan resistansi membuat mereka tidak akurat ,

dan kompensasi harus diberikan. Oleh karena itu, mereka umumnya tidak digunakan.

7.2.3. Transformers Potensial

(Magnetic Type)

Transformator potensial magnetic

adalah perangkat tertua untuk kapak.

pengukuran. Mereka sederhana dalam

konstruksi dan dapat dirancang untuk

tegangan apapun. Untuk tegangan yang

sangat tinggi, Cascading dari

transformator adalah mungkin. Rasio

tegangan:

di mana V1 dan V2 adalah tegangan

primer dan sekunder, dan N1 dan N2

bergantian masing-masing dalam

gulungan. Perangkat ini menderita rasio

dan sudut fase kesalahan yang

disebabkan oleh impedansi magnetizing

dan kebocoran dari gulungan

transformator. Kesalahan dikompensasi

dengan menyesuaikan rasio belitan

dengan tappings di sisi tegangan tinggi

Gambar 7.12. Fasor diagram dari CVT

bawah resonansi atau disetel con dition,

Zm diambil untuk menjadi sama dengan

resistansi Rm

di bawah kondisi beban. Potensi transformer (PT) tidak mengizinkan cepat naik

tegangan frekuensi sementara atau tinggi seiring dengan frekuensi pasokan normal,

tetapi tegangan harmonik biasanya diukur dengan akurasi yang memadai . Dengan

pengujian tegangan tinggi transformator , tidak ada trafo potensi terpisah digunakan ,

namun PT berliku digabungkan dengan gulungan tegangan tinggi dari transformator

pengujian.

Dengan benda uji seperti isolator, kabel , dll yang kapasitif di alam , kenaikan

tegangan terjadi pada beban dengan transformator pengujian, dan potensi

transformator berkelok-kelok memberikan nilai tegangan kurang dari tegangan yang

sebenarnya diterapkan pada benda uji Jika impedansi persentase transformator

pengujian diketahui, koreksi berikut dapat diterapkan pada tegangan diukur dengan

PT berliku dari transformator.

(7.17)

dimana,

V20 = tegangan rangkaian terbuka dari belitan PT

CN = beban kapasitansi yang digunakan untuk mengetes

C = kapasitansi objek yang di tes (C<<CN)

Vx = % drop reaktansi dari transformator

7.2.4 Voltmeter Electrostatic

Prinsip dalam bidang elektrostatik, gaya tarik-menarik antara elektroda pelat

kondensor paralel diberikan oleh

(7.18)

V = diterapkan tegangan antara pelat,

C = kapasitansi antara pelat,

A = luas penampang dari pelat,

s = pemisahan antara pelat,

0 = permitivitas medium (udara atau ruang bebas), dan

Ws = pekerjaan yang dilakukan dalam memindahkan piring

Ketika salah satu dari elektroda bebas untuk bergerak , gaya pada piring dapat

diukur dengan mengendalikan dengan pegas atau menyeimbangkan dengan

penyeimbang. Untuk pengukuran tegangan tinggi, perpindahan kecil dari salah satu

elektroda dengan sepersekian milimeter sampai beberapa milimeter biasanya cukup

untuk pengukuran tegangan. Seperti gaya adalah sebanding dengan kuadrat dari

tegangan yang diterapkan, pengukuran dapat dibuat untuk ac atau DC tegangan.

Konstruksi

Voltmeter elektrostatik yang dibuat dengan konfigurasi plat paralel

menggunakan cincin penjaga untuk menghindari korona dan lapangan fringing di

pinggiran. Sebuah voltmeter mutlak dilakukan dengan menyeimbangkan piring

dengan berat counter dan dikalibrasi dalam hal berat badan kecil. Biasanya voltmeter

elektrostatik memiliki kapasitansi kecil (5 sampai 50 pF) dan resistansi isolasi tinggi

(R > 1013

Q). Oleh karena itu mereka dianggap sebagai perangkat dengan impedansi

masukan yang tinggi. Batas atas frekuensi untuk aplikasi AC ditentukan dari

pertimbangan sebagai berikut:

(i) Frekuensi alami dari sistem bergerak,

(ii) Frekuensi resonansi memimpin dan induktansi liar dengan kapasitansi meter, dan

(iii)perilaku RC dari penahan atau kontrol musim semi ( karena gesekan yang resistansi

dan elastance ).

Sebuah batas atas frekuensi sekitar satu MHz dicapai dalam desain hati-hati .

Keakuratan untuk a.c. pengukuran tegangan lebih baik dari ± 0,25 %, dan untuk

pengukuran tegangan DC mungkin ± 0,1 % atau kurang.

Diagram skematik voltmeter elektrostatik absolut atau elektrometer diberikan

pada Gambar. 7.13. Ini terdiri dari paralel jenis pesawat disc elektroda dipisahkan

oleh jarak kecil. Elektroda bergerak dikelilingi oleh cincin penjaga tetap untuk

membuat seragam lapangan di wilayah tengah. Untuk mengukur tegangan yang

diberikan dengan presisi, diameter disc ditingkatkan, dan jarak gap harus dibuat

kurang. Keterbatasan pada jarak gap adalah stres kerja yang aman (V/s)

diperbolehkan di udara yang biasanya 5 kV/cm atau kurang. Perbedaan utama antara

beberapa bentuk voltmeter terletak pada cara di mana gaya pemulih diperoleh. Untuk

versi konvensional meter, kontrol pegas sederhana, yang menggerakkan pointer

untuk bergerak pada skala instrumen. Dalam instrumen yang lebih fleksibel , hanya

gerakan kecil dari elektroda bergerak, dan gerakan ini diperkuat melalui cara-cara

optik (lampu dan pengaturan skala seperti yang digunakan dengan bergerak

galvanometers coil). Dua damper baling-baling udara digunakan untuk mengurangi

kecenderungan getaran dalam sistem bergerak, dan

Gambar. 7.13. Voltmeter Electrostatik

pemanjangan pegas disimpan minimum untuk menghindari gangguan lapangan.

Kisaran instrumen yang mudah diubah dengan mengubah pemisahan kesenjangan

sehingga V/s atau tegangan listrik adalah sama untuk nilai maksimum dalam rentang

apapun . Instrumen multi - jangkauan akan dibangun untuk 600 rms W dan di atas.

Rincian konstruksi dari sebuah voltmeter elektrostatik mutlak diberikan pada

Gambar. 7.13a. Torsi kontrol disediakan oleh keseimbangan berat. Pegerakan disc M

membentuk inti pusat dari cincin G penjaga yang dari diameter yang sama dengan

pelat tetap F. cap D membungkus keseimbangan sensitif B , salah satu lengan yang

membawa suspensi dari disk bergerak. Saldo balok membawa cermin yang

mencerminkan seberkas cahaya. Pergerakan disk dengan demikian diperbesar .

Seperti jarak antara dua elektroda besar , keseragaman medan listrik dikelola oleh

cincin penjaga H yang mengelilingi ruang antara cakram F dan M. Cincin penjaga H

dipertahankan pada potensi konstan dalam ruang dengan pembagi kapasitansi

memastikan distribusi potensi khusus seragam.

Beberapa instrumen yang dibangun dalam struktur tertutup yang berisi udara

terkompresi, karbon dioksida, atau nitrogen. Tekanan gas mungkin urutan IS atm.

Bekerja tegangan setinggi 100 kV/cm dapat digunakan dalam meteran listrik di

vakum. Dengan kompresi gas atau vakum sebagai medium, meter kompak dan jauh

lebih kecil ukurannya.

(a) Voltmeter elektrostatik absolute

M – mounting plate

G-Guard pelat

F - plat Tetap

H-Guard hoops atau cincin

m – minor

(b) Pengaturan balok Cahaya

B- Balance

C- Pembagi Kapasitansi

D – Dome

R - Menyeimbangkan berat

7.2.5 Pembacaan Puncak voltmeter AC

Dalam beberapa kesempatan, nilai puncak dari sebuah gelombang AC yang

lebih penting. Hal ini diperlukan untuk memperoleh kekuatan dielektrik maksimum

isolasi padat, dll. Ketika gelombang tidak sinusoidal, nilai rms dari teganagn

dikalikan dengan √ tidak benar. Oleh karena itu instrumen nilai puncak terpisah

diinginkan dalam plikasi tegangan tinggi.

Series Capacitor Puncak Voltmeter

Ketika kapasitor dihubungkan dengan sumber tegangan sinusoidal, pengisian arus io

dimana V adalah nilai rms dari tegangan dan adalah frekuensi

sudut. Jika setengah gelombang rectifier digunakan, mean aritmetik dari arus rectifier

sebanding dengan nilai puncak ac tegangan. Diagram skematik susunan rangkaian

ditunjukkan pada Gambar. 7.14. Pembacaan meter DC sebanding dengan nilai

puncak dari nilai Vm atau

dimana I adalah arus DC saat dibaca oleh meter dan C adalah kapasitansi dari

kapasitor. Metode ini dikenal sebagai metode Chubb-Frotscue untuk pengukuran

tegangan puncak. Dioda D1 digunakan untuk memperbaiki arus AC. yang saat ini

dalam satu setengah siklus sementara D2 by-pass di babak siklus lainnya. Pengaturan

ini hanya cocok untuk setengah positif atau negatif

Gambar. 7.14 Puncak voltmeter dengan kapasitor seri

C - Capacitor v(t) - gelombang Tegangan

D1, D2 – Dioda lc (t) - Capacitor bentuk gelombang arus

P - perangkat pelindung T- Periode

I - Menunjukkan meteran

(sekarang diperbaiki ditunjukkan)

siklus dan karenanya hanya berlaku ketika kedua setengah siklus yang simetris dan

setara . Metode ini tidak cocok ketika gelombang tegangan tidak sinusoidal tetapi

berisi lebih dari satu puncak atau maksimum seperti ditunjukkan pada Gambar. 7.14 .

The pengisian arus melalui kapasitor perubahan polaritas dalam satu setengah siklus

itu sendiri . Daerah yang diarsir pada Gambar . 7.15 memberikan arus balik di salah

satu dari setengah siklus dan saat ini dalam periode yang mengurangi dari arus bersih

Oleh karena itu pembacaan meter akan kurang dan tidak sebanding dengan Vm

sebagai arus yang mengalir selama interval ( t1 - t2 ) dan sebagainya. Tidak akan

dimasukkan dalam nilai rata-rata. Kedua atau maxima palsu mudah terlihat keluar

dengan mengamati bentuk gelombang dari arus pengisian pada osiloskop. Dalam

kondisi normal dengan pengujian AC, bentuk gelombang tersebut tidak terjadi dan

dengan demikian tidak menimbulkan kesalahan . Tapi arus pre -discharge dalam

sirkuit tes menyebabkan tegangan durasi yang sangat singkat tetes yang dapat

memperkenalkan kesalahan. Masalah ini juga bisa diatasi dengan menggunakan

resistansi R dalam seri dengan kapasitor C sehingga CR << 1/ untuk 50 Hz

aplikasi. Kesalahan karena resistansi adalah

(7.19)

V = nilai aktual, dan

Vm = Nilai diukur

Gambar. 7.15. Tegangan gelombang dengan konten harmonic

menunjukkan maxima palsu.

Dalam menentukan kesalahan, nilai aktual dari frekuensi co sudut harus ditentukan.

Sumber-sumber yang berbeda yang berkontribusi terhadap kesalahan adalah

(i) Nilai efektif kapasitansi yang berbeda dari nilai yang terukur dari C

(ii) Rectifier sempurna yang memungkinkan arus terbalik kecil.

(iii)Bentuk gelombang tegangan non-sinusoidal dengan lebih dari satu puncak

atau maxima per setengah siklus.

(iv) Penyimpangan frekuensi dari yang dari nilai yang digunakan untuk kalibrasi

Dengan demikian, metode ini dalam bentuk dasarnya tidak cocok untuk bentuk

gelombang dengan lebih dari satu puncak dalam setiap setengah siklus. Sebuah

puncak pembacaan meter digital untuk pengukuran tegangan ditunjukkan pada

Gambar. 7.16. Alih-alih langsung mengukur arus pengisian diperbaiki, sinyal

tegangan analog proporsional berasal yang kemudian diselenggarakan menjadi

frekuensi menengah proporsional fm. Rasio frekuensi fm/f diukur dengan rangkaian

gerbang dikendalikan oleh frekuensi (f) daya AC dan counter yang terbuka untuk

jumlah adjustable periode . Selama interval ini, jumlah impuls dihitung, n,

adalah

(7.20)

dimana pis konstanta instrumen dan A merupakan faktor konversi dari ac ke DC

converter. A = fm /(R im); im adalah arus diperbaiki melalui perlawanan R. Pembacaan

langsung dari tegangan kV dapat diperoleh dengan pilihan yang cocok parameter R

dan jumlah periode p. Perkiraan kesalahan total dalam instrumen ini adalah kurang

dari 0,35%. Instrumen konvensional jenis ini tersedia dengan kurang dari 2% error.

C - Series kapasitor 1 - Tegangan ke konverter frekuensi

D1, D2 – Dioda 2 - Gerbang sirkuit

p - Input resistor 3 - Bacakan counter (indikator)

Gambar. 7.16 Voltmeter puncak digital

Voltmeter puncak dengan Pembagi Potensial

Voltmeter Puncak menggunakan pembagi kapasitansi dirancang oleh Bowlder et al,

Ditunjukkan pada Gambar. 7.17a. Tegangan C2 dibuat menggunakan dalam

pengisian kapasitor penyimpanan Cs. Rd adalah resistor discharge digunakan untuk

memungkinkan variasi Vm setiap kali V2 berkurang. C2 dibebankan pada tegangan

sebanding dengan nilai puncak yang akan diukur. Yang menunjukkan meteran baik

voltmeter elektrostatik atau impedansi tinggi V.T.V.M. Waktu discharge konstan

CsRd Dirancang untuk menjadi sekitar 1 sampai 10 detik. Hal ini menimbulkan

kesalahan debit yang tergantung pada frekuensi dari tegangan suplai. Untuk

mengimbangi kesalahan pengisian dan pemakaian akibat resistansi, sirkuit yang

dimodifikasi seperti ditunjukkan pada Gambar. 7.17b. Pengukuran puncak rata-rata

dilakukan dengan microameter. Modifikasi Rabus 'untuk mengkompensasi kesalahan

pengisian diberikan pada Gambar. 7.17c.

Gambar. 7.17a Puncak voltmeter dengan kapasitor pembagi potensial

dan voltmeter elektrostatik

Gambar. 7.17b Puncak voltmeter

yang dimodifikasi oleh Haefely (Purn. 19)

Rabus (ref. 20)

M - Electrostatic voltmeter Cs2 – Cs1 + C meter

atau V.T.V.M. impedansi tinggi Rd2 – Rd1,

Gambar. 7.17c. Puncak voltmeter dengan menyamakan cabang

seperti yang dirancang oleh Rabus

7.2.6 Celah Percikan (Spark Gaps) untuk Pengukuran Impulse dan Tegangan Tinggi

AC, DC ( Nilai Puncak )

Sebuah kesenjangan bidang percikan seragam akan selalu memiliki tegangan

sparkover dalam toleransi yang diketahui dalam kondisi atmosfer konstan. Oleh

karena celah percikan dapat digunakan untuk pengukuran nilai puncak tegangan. jika

jarak gap dikenal. Sebuah tegangan sparkover dari 30 kV (puncak ) pada 1 cm jarak

di udara pada 2Oo

C dan 760 tekanan torr terjadi karena kesenjangan bola atau gap

bidang seragam. Tetapi pengalaman telah menunjukkan bahwa pengukuran ini dapat

diandalkan hanya untuk konfigurasi kesenjangan tertentu. Biasanya, hanya

kesenjangan lingkup yang digunakan untuk pengukuran tegangan. Dalam kasus-

kasus tertentu kesenjangan lapangan seragam dan kesenjangan batang juga

digunakan , tetapi akurasi mereka kurang. Kerusakan celah lapisan, terutama lingkup

gap breakdown, tidak tergantung dari bentuk gelombang tegangan dan karenanya

sangat cocok untuk semua jenis bentuk gelombang dari dc untuk tegangan impuls

kali kenaikan singkat (waktu naik > 0,5 s) . Dengan demikian , kesenjangan bola

dapat digunakan untuk frekuensi radio puncak tegangan pengukuran AC juga

(sampai dengan 1 MHz).

Pengukuran Celah Lapisan (Sphere Gap)

Celah lapisan dapat diatur baik (i) secara vertikal dengan lingkup yang lebih

rendah membumi, atau (ii) horizontal dengan kedua bola terhubung ke sumber

tegangan atau satu lingkungan membumi. Dalam konfigurasi horisontal , umumnya

diatur sedemikian rupa sehingga kedua bidang yang simetris pada tegangan tinggi di

atas tanah . Dua bola yang digunakan adalah identik dalam ukuran dan bentuk .

Susunan skematis ditunjukkan pada Gambar . 7.18a dan 7.18b . Tegangan yang akan

diukur diterapkan antara dua daerah dan jarak

1 - Dukungan Insulator

2 - Sphere shank

3 - Operasi gigi dan motor untuk mengubah

jarak celah

4 - H.V. koneksi

P - Titik percikan

D - Diameter bola

5 - Jarak

A - Ketinggian P atas bumi

B - Radius clearance dari struktur eksternal

X - Tegangan tinggi memimpin tidak harus

melewati pesawat ini dalam jarak B dari P

(a) pengaturan Vertikal kesenjangan bola

Gambar. 7.18a Sphere gap untuk pengukuran tegangan

Gambar. 7.18b pengaturan Horisontal celah lapisan

(Legenda seperti dalam Gambar 7.18a.)

atau jarak 5 di antara mereka memberikan ukuran tegangan sparkover. Sebuah

resistansi seri biasanya dihubungkan antara sumber dan kesenjangan sphere untuk (i)

membatasi arus gangguan, dan (ii) untuk menekan osilasi yang tidak diinginkan

dalam sumber tegangan ketika gangguan terjadi (dalam kasus tegangan impuls).

Nilai resistansi seri dapat bervariasi dari 100 sampai 1000 kilo ohm untuk ac atau DC

tegangan dan tidak lebih dari 500 dalam kasus tegangan impuls. Dalam kasus nilai

puncak AC dan pengukuran tegangan DC, tegangan yang diberikan secara seragam

meningkat hingga sparkover terjadi celah. Umumnya, rata-rata sekitar lima nilai

kerusakan diambil ketika mereka setuju untuk dalam ± 3 %.

Dalam kasus tegangan impuls , untuk mendapatkan tegangan flashover 50 %,

dua batas tegangan , berbeda dengan tidak lebih dari 2 % yang diatur sedemikian

rupa sehingga pada penerapan nilai batas bawah 2 atau 4 flashovers berlangsung dan

penerapan atas batas nilai 8 atau 6 flashovers berlangsung masing-masing . Mean

dari dua batas ini diambil sebagai tegangan flashover 50 %. Dalam kasus apapun ,

pengukuran tegangan sparkover awal harus dilakukan sebelum pengukuran aktual

yang dibuat. The flashover tegangan untuk berbagai jarak gap dan diameter standar

bola yang digunakan diberikan dalam Tabel 7.3 dan 7.4 masing-masing. Nilai-nilai

tegangan sparkover ditentukan dalam BS : 358, EEC Publication 52 tahun 1960 dan

IS : 1876 1962. The izin yang diperlukan ditunjukkan pada Gambar. 7.18a dan 7.18b

untuk pengukuran berada dalam ± 3 % . Nilai-nilai A dan B yang ditunjukkan dalam

gambar di atas dapat dilihat pada Tabel 7.5.

Tabel nilai 7.3 Puncak sparkover tegangan kV untuk tegangan AC dan DC baik polaritas, dan untuk tegangan negatif penuh standar

impuls (satu lapisan dibumikan) (a) dan tegangan impuls polaritas positif dan tegangan impuls dengan ekor panjang (b) pada suhu: 25oC

dan tekanan: 760 tor

Tabel 7.4 Celah lapisan tegangan sparkover di kV (puncak) di udara untuk AC, DC dan tegangan impuls baik polaritas untuk celah lapisan

simetrical pada suhu: 20 ° C dan tekanan760 torr

Untuk jarak kurang dari 0,5 D,

akurasi ± 3% dan untuk jarak

0,5 D, akurasi ± 5%

Kontruksi Celah Lapisan

Sphere Gap dibuat dengan dua bola logam diameter identik D dengan tangkai mereka ,

gigi operasi , dan insulator pendukung (Gambar 7.18a atau b ) . Spheres umumnya terbuat dari

tembaga , kuningan , atau aluminium , yang terakhir ini digunakan karena biaya rendah Diameter

standar untuk bola adalah 2,5,6.25,10,12.5,15,25,50,75,100,150 , dan 200 cm . Jarak ini didesain

dan dipilih sedemikian rupa sehingga flashover terjadi dekat dengan titik memicu P. Bola

dirancang dan dibuat sehingga permukaannya yang halus dan kelengkungan adalah seragam

dengan hati-hati . Jari-jari kelengkungan diukur dengan spherometer pada berbagai titik di area

tertutup oleh lingkaran 0,3 D sekitar titik pemicu tidak boleh berbeda lebih dari ± 2 % dari nilai

nominal . Permukaan bola harus bebas dari debu , minyak , atau pelapis lainnya . Permukaan

harus dipertahankan bersih tapi tidak perlu dipoles . Jika pitting berlebihan terjadi karena

sparkovers, mereka harus dihaluskan . Dimensi sumsum digunakan , cincin penilaian yang

digunakan ( jika perlu ) dengan bola , jarak ground , dll harus mengikuti nilai-nilai yang

ditunjukkan pada Gambar . 7.18a dan 7.18b dan Tabel 7.5 . Tegangan tinggi konduktor harus

diatur sedemikian rupa sehingga tidak mempengaruhi konfigurasi lapangan . Resistansi seri yang

terhubung harus berada di luar sumsum pada 2D jauh dari lingkup tegangan tinggi atau titik

memicu P.

Iradiasi sphere gap diperlukan bila pengukuran tegangan kurang dari 50 kV dibuat

dengan kesenjangan lingkup diameter 10 cm atau kurang. Iradiasi dapat diperoleh dari tabung

kuarsa lampu uap merkuri dari 40 W rating. Lampu harus berada pada jarak B atau lebih seperti

yang ditunjukkan pada Tabel 7.5.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Sparkover Tegangan Sphere Gaps

Berbagai faktor yang mempengaruhi tegangan sparkover dari sphere gaps adalah:

1. Benda di dekatnya,

2. Kondisi atmosfer dan kelembaban,

3. Iradiasi, dan

4. Polaritas dan kenaikan waktu bentuk gelombang tegangan.

Penyelidikan rinci dari faktor di atas telah dibuat dan dianalisis oleh Craggs dan Meek, Kuffel

dan Abdullah, Kuffel, Davis dan Boulder, dan beberapa peneliti lain. Hanya beberapa faktor

penting yang disajikan di sini.

1. Pengaruh benda di dekatnya

Pengaruh benda di dekatnya diselidiki oleh Kuffel (14) dengan melampirkan lingkup

pembumian di dalam sebuah silinder yang dibumikan. Sehingga tegangan sparkover

berkurang. Penurunan tersebut diamati:

V = mlog (B/D) + C

V = persentase penurunan

B = diameter dibumikan melampirkan silinder

D = diameter bola

S = spasi, dan m dan C adalah konstanta. (7.21)

Penurunan ini kurang dari 2% untuk S/D <0,5 dan BID 2 0.8. Bahkan untuk S/D - 1,0 dan

BID 2 1.0 pengurangan itu hanya 3%. Oleh karena itu, spesifikasi mengenai jarak diamati

dengan teliti adalah dengan toleransi dan akurasi yang ditentukan. Variasi tegangan rusaknya

dengan rasio A/D diberikan pada Gambar. 7.19a dan b denga diameter 50 cm. Penurunan

tegangan berada dalam batas akurasi, jika S/D disimpan kurang dari 0,6. A rasio A/D di atas

adalah jarak dari titik spaiidng ke bidang tanah horisontal (juga ditunjukkan pada Gambar.

7.19)

2. Pengaruh kondisi atmosfer

Tegangan sparkover pada celah diameter tergantung pada kerapatan udara yang bervariasi

dengan perubahan suhu dan tekanan. Jika tegangan sparkover adalah V di bawah kondisi

pengujian suhu T dan tekanan p torr dan jika tegangan sparkover adalah VQ dalam kondisi

standar suhu T = 2Oo C dan tekanan p = 760 torr, maka

di mana k merupakan fungsi dari densitas udara faktor d, yang diberikan oleh

[

]

(7.22)

Hubungan antara d dan k diberikan dalam Tabel 7.6.

Tegangan sparkover meningkat dengan kelembaban. Kenaikan adalah sekitar 2 sampai 3%

selama rentang kelembaban normal 8 g/m3 sampai 15 g/m3. Pengaruh kelembaban pada

sparkover tegangan dari 25 cm sphere gap untuk 1 cm jarak disajikan pada Gambar. 7.20. Hal ini

dapat dilihat bahwa peningkatan tegangan sparkover kurang dari 3% dan variasi antara ac dan

DC tegangan breakdown diabaikan (<0,5%). Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa (i)

meningkat efek kelembaban dengan ukran bola dan maksimum untuk kesenjangan lapangan

seragam, dan (ii) tegangan sparicover meningkat dengan tekanan parsial uap air di udara, dan

kondisi kelembaban yang diberikan , perubahan tegangan sparkover

meningkat. Perubahan sparkover tegangan dengan kelembaban adalah kurang lebih 3%, tidak

ada koreksi biasanya diberikan untuk kelembaban.

3. Pengaruh Iradiasi

Iluminasi kesenjangan bola dengan ultra-violet atau sinar-x bantu ionisasi mudah

kesenjangan. Pengaruh iradiasi diucapkan untuk jarak celah kecil. Penurunan sekitar 20%

pada tegangan sparkover diamati untuk jarak 0,1 D 0,3 D untuk 1,3 cm sphere gap dengan dc

tegangan. Penurunan tegangan sparkover kurang dari 5% untuk jarak gap lebih dari 1 cm, dan

kesenjangan jarak dari 2 cm atau lebih adalah sekitar 1,5%. Oleh karena itu, iradiasi

diperlukan untuk kesenjangan lingkup yang lebih kecil dari kesenjangan jarak kurang dari 1

cm untuk mendapatkan nilai-nilai yang konsisten.

4. Pengaruh polaritas dan gelombang

Telah diamati bahwa sparkover tersebut tegangan untuk polaritas positif dan negative impuls

berbeda. Penyelidikan eksperimental menunjukkan bahwa kesenjangan bidang 6,25-25 cm

diameter, perbedaan antara dc positif dan negatif tegangan tidak lebih dari 1%. Untuk lingkup

lebih kecil kesenjangan (2 cm diameter dan kurang) perbedaan itu sekitar 8% antara impuls

negatif dan positif dari 1/50 gelombang M. s. Demikian pula, gelombang depan dan ekor

gelombang jangka waktu juga mempengaruhi tegangan rusaknya. Untuk front gelombang

kurang dari 0,5 | adalah gelombang dan ekor kurang dari 5 (I s tegangan breakdown tidak

konsisten dan karenanya penggunaan gap bola tidak dianjurkan untuk pengukuran tegangan

dalam kasus tersebut.

Celah Bagian Elektroda

Celah lapisan, meskipun banyak digunakan untuk pengukuran tegangan, hanya memiliki

jangkauan terbatas dengan medan listrik seragam. Oleh karena itu, tidak mungkin untuk

memastikan bahwa memicu selalu terjadi di sepanjang daerah medan seragam. Rogowski (lihat

Craggs dan Lemah lembut ^>) disajikan desain untuk elektroda lapangan seragam untuk

sparkover tegangan hingga 600 kV.The sparkover tegangan di celah medan seragam diberikan

oleh,

√

di mana A dan B adalah konstanta, 5 adalah jarak kesenjangan dalam cm, dan V adalah tegangan

sparkover.

Khas elektroda lapangan seragam ditunjukkan pada Gambar. 7.21. Konstanta A dan B yang

ditemukan 24,4 dan 7,50 masing-masing pada suhu T = 250C dan tekanan = 760 ton. Karena

potensi memicu merupakan fungsi dari densitas udara, tegangan sparkover untuk setiap diberikan

kerapatan udara faktor d (lihat Persamaan. 7.22) dimodifikasi sebagai

√ (7.23)

Bruce (lihat Craggs dan Kuffel ) membuat elektroda bidang seragam dengan kurva sinus di

daerah akhir. Menurut Bruce, elektroda dengan diameter 4.5, 9.0, dan 15.0 masuk dapat

digunakan untuk tegangan maksimum 140, 280, dan 420 kV masing-masing. Untuk profil Bruce,

konstanta A dan B yang masing-masing 24.22 dan 6.08. Kemudian, ditemukan bahwa dengan

kelembaban tegangan sparkover meningkat, dan hubungan untuk tegangan sparkover

dimodifikasi sebagai

√ [ ( )] (7.24)

Dimana,

AC, EF - Bagian datar (≥S) AB - Bagian datar

Lengkung A untuk B dan C untuk D ≥ 108 BC - kurva sinus

Lengkung B untuk E dan D ke F CD - busur lingkaran dengan pusat di O

XY – OC sin [

]terus meningkat

(a) Elektroda tor 300 KV (rms) (b) Bruce prof kebohongan (setengah kontur)

gap spark

S = Jarak anatr elektroda (cm)

d = Faktor kepadatan udara, dan

e = tekanan uap air di udara (mm Hg).

Konstanta A dan B berbeda untuk ac, dc, dan tegangan impuls. Perbandingan antara

tegangan sparkover (di udara pada suhu 2O0C dan tekanan 760 torr) dari bidang elektroda

kesenjangan seragam dan kesenjangan bola diberikan pada Tabel 7.7. Dari tabel ini dapat

disimpulkan bahwa dalam keterbatasan tertentu dan batas kesalahan, tidak ada perbedaan yang

signifikan antara tegangan sparkover kesenjangan bola dan kesenjangan bidang seragam.

Tegangan sparkover pada celah bagian elektroda juga dapat ditemukan dari perhitungan.

Namun, tidak ada perhitungan tersebut tersedia untuk jarak diameter. Terlepas dari kinerja yang

unggul dan akurasi, seragam lapangan spark gap biasanya tidak digunakan untuk tujuan

pengukuran, sebagai akhir yang sangat akurat dari permukaan elektroda dan keselarasan hati

yang sulit diperoleh dalam praktek.

Celah Batang

Sebuah kesenjangan batang juga kadang-kadang digunakan untuk pengukuran perkiraan nilai

puncak tegangan frekuensi daya dan tegangan impuls. IEEE mengakui bahwa metode ini

memberikan akurasi dalam ± 8%. Batang akan baik persegi bermata atau melingkar di cross-

section. Panjang batang bisa menjadi 15 sampai 75 cm dan jarak bervariasi 2-200 cm. Tegangan

sparkover, seperti kesenjangan lain, dipengaruhi oleh kelembaban dan kerapatan udara.

Frekuensi gangguan listrik tegangan 1,27 cm batang persegi di udara pada 250C dan pada

tekanan 760 ton dengan tekanan uap air dari 15,5 torr diberikan dalam Tabel 7.8. Kelembaban

koreksi diberikan dalam Tabel 7.9. Kepadatan udara faktor koreksi dapat diambil dari Tabel 7.6.

Dalam kasus pengukuran tegangan impuls, IEC dan IEEE merekomendasikan pemasangan

melintang Rod Gaps pada isolator pada ketinggian 1,5 sampai 2,0 dari jarak di atas tanah. Salah

satu batang biasanya dibumikan. Untuk 50% flashover tegangan, prosedur diikuti adalah sama

dengan yang untuk kesenjangan diameter. Koreksi untuk kelembaban untuk 1/50 µ. s impuls dan

1/50 µ gelombang impuls baik polaritas diberikan pada Gambar. 7.22. Tegangan sparkover untuk

gelombang impuls diberikan dalam Tabel 7.10.

7.2.7 Pembagi Potensial untuk Pengukuran Tegangan Impuls

Potensi atau tegangan pembagi untuk pengukuran tegangan tinggi impuls, frekuensi tingg, atau

untuk cepat naik pengukuran tegangan transien biasanya baik resistif atau capacftive atau jenis

elemen campuran. Tegangan rendah dari pembagi biasanya tersambung. Sebuah diagram

skematik pembagi potensial dengan peralatan terminating yang diberikan pada Gambar. 7.23.

biasanya resistor atau serangkaian resistor dalam kasus resistensi potensial pembagi, atau satu

atau beberapa kapasitor dalam kasus pembagi kapasitansi. Hal ini juga dapat menjadi kombinasi

dari kedua resistor dan kapasitor. Z2 akan menjadi resistor atau kapasitor atau impedansi RC

tergantung pada jenis pembagi. Setiap elemen dalam pembagi, dalam kasus pembagi tegangan

tinggi, memiliki self resistance atau kapasitansi. Selain itu, unsur-unsur resistif memiliki

induktansi sisa, sebuah kapasitansi terminal ke tanah, dan terminal untuk kapasitansi terminal

Rangkaian setara dengan elemen resistif sudah ditunjukkan pada Gambar. 7,7, dan rangkaian

setara dengan induktansi diabaikan adalah dari form yang ditampilkan pada Gambar. 7.8a.

Potensi kapasitansi pembagi juga memiliki rangkaian ekuivalen yang sama seperti pada Gambar.

7.7a, dimana C5 akan menjadi kapasitansi masing-masing unsur kapasitor, Cg akan menjadi

kapasitansi terminal ke tanah, dan R akan menjadi tahanan bocor setara dan resistensi karena

kehilangan dielektrik dalam elemen. Ketika langkah atau cepat naik tegangan diterapkan di

terminal tegangan tinggi, tegangan dikembangkan di seluruh elemen T ^ tidak akan memiliki

gelombang yang benar seperti yang dari tegangan yang diterapkan. Kabel juga dapat

memperkenalkan distorsi pada bentuk gelombang tersebut. Unsur-unsur berikut ini terutama

merupakan kesalahan yang berbeda dalam pengukuran:

1. Induktansi sisa dalam unsur-unsur;

2. Kapasitansi yang terjadi

a. antar unsur-unsur,

b. dari bagian terminal elemen ke tanah, dan

c. dari tegangan tinggi mengarah pada unsur-unsur atau bagian;

3. Kesalahan impedansi karena

a. menghubungkan lead antara pembagi dan benda uji, dan

b. lead tanah kembali dan arus asing di tanah lead, dan

4. Osilasi parasit karena memimpin dan induktansi kabel dan kapasitansi

tegangan terminal tinggi ke tanah.

Efek induktansi sisa dan memimpin menjadi menonjol ketika cepat naik impuls kurang dari

satu mikrodetik yang akan diukur. Induktansi sisa lembab dan memperlambat pulsa cepat naik.

Kedua, tata letak benda uji, generator impuls, dan tanah mengarah juga memerlukan perhatian

khusus untuk meminimalkan kesalahan pencatatan. Ini dibahas di Sec. 7.4.

Resistance Potensi Divider untuk Tegangan Inpuls Rendah dan Peningkatan Tekanan

Sebuah resistensi potensial pembagi sederhana terdiri dari dua resistensi R1 dan R2 dalam seri

(R1>>R2 ) (lihat Gambar. 7.24). Redaman faktor pembagi atau rasio tegangan diberikan oleh,

(7.25)

Elemen pembagi R2, dalam prakteknya, dihubungkan melalui kabel koaksial ke osiloskop. Kabel

umumnya akan memiliki impedansi gelombang Z0 dan ini akan datang secara paralel dengan

impedansi input osiloskop (Rm, Cm. Rm umumnya lebih besar dari satu megaohm dan Cm

mungkin 10 sampai 50 picofarads. Untuk frekuensi tinggi dan tegangan impuls (karena mereka

juga mengandung frekuensi tinggi fundamental dan harmonik), rasio dalam domain frekuensi

akan diberikan oleh

(7.26)

Oleh karena itu, rasio adalah fungsi dari frekuensi. Untuk menghindari ketergantungan frekuensi

rasio tegangan, pembagi tersebut dikompensasikan dengan menambahkan kapasitansi C1

tambahan di R1. Nilai C1, untuk membuat pembagi independen frekuensi, dapat diperoleh dari

relasi,

(7.27)

yang berarti bahwa waktu yang konstan dari kedua lengan harus sama . Kompensasi ini

digunakan untuk pembangunan pembagi tegangan tinggi dan probe digunakan dengan osiloskop

. Biasanya , probe yang dibuat dengan nilai-nilai disesuaikan dari Cm sehingga nilai Cm dapat

mencakup kapasitansi termasuk thai dari kabel , dll Sebuah probe tegangan tinggi yang khas

dengan empat nanodetik waktu naik dinilai untuk 40 kV ( puncak) memiliki input impedansi dari

100 MQ secara paralel dengan 2,7 pF . Bentuk gelombang output pembagi kompensasi

ditunjukkan pada Gambar . 7.24c dengan atas dan di bawah kompensasi untuk input gelombang

persegi . Dalam Gambar . 7.24 c ( i ) ditunjukkan bentuk gelombang dari pembagi RC ketika C1

terlalu besar atau overcompensated , sedangkan pada Gambar . 7.24 c ( iii ) ditampilkan bentuk

gelombang ketika C1 kecil atau di bawah kompensasi . Untuk kemiringan eksponensial atau

bagian yang menaik dari gelombang , konstanta waktu [ R1 R2 ( R1+ R2 ) ] ( C1 + Cm) . Ini

akan menjadi terlalu besar ketika nilai C1 lebih besar dari yang diperlukan untuk kompensasi

yang benar , yaitu R1 C1 = R2 Cm dan karenanya overshoot dengan peluruhan eksponensial

terjadi seperti ditunjukkan pada Gambar . 7.24 c ( i ) . Untuk di bawah kompensasi , waktu

pengisian terlalu tinggi dan dengan demikian kenaikan eksponensial terjadi seperti ditunjukkan

pada Gambar . 7.24 c ( iii ) . Rangkaian skematik probe osiloskop kompensasi ditunjukkan pada

Gambar . 7.25 .

Potensi Pembagi Digunakan untuk Tegangan Tinggi Impulse Pengukuran

Dalam resistensi potensial pembagi, R1 dan R2 dianggap sebagai resistor berukuran kecil di

bagian sebelumnya. Untuk tegangan di atas 100 kV, R1 tidak lagi kecil dalam dimensi dan

biasanya terbuat dari beberapa bagian. Oleh karena itu pembagi tidak lagi resistor kecil

parameter disamakan, tetapi harus dianggap sebagai jaringan terdistribusi setara dengan terminal

untuk kapasitansi tanah dan kapasitansi seri antar-sectional seperti ditunjukkan pada Gambar.

7.26. Total resistansi seri R1 terbuat dari n resistor nilai R'1 dan R = nR '1 . Cg adalah terminal ke

tanah kapasitansi dari masing-masing

elemen resistor R1 , dan Cs adalah kapasitansi antara terminal masing-masing bagian. Induktansi

dari setiap elemen (L’1 ) tidak ditampilkan pada gambar karena biasanya kecil dibandingkan

dengan unsur-unsur lain (yaitu R‘1 , Cs dan Cg ). Jenis pembagi menghasilkan distribusi tegangan

non-linear sepanjang panjangnya dan juga bertindak seperti filter R-C untuk tegangan

diterapkan. Output dari pembagi tersebut untuk berbagai nilai rasio Cg / Cs ditunjukkan pada

Gambar. 7.27 untuk masukan langkah. Dengan mengatur cincin penjaga di berbagai titik

elemental, rangkaian ekuivalen dapat dimodifikasi seperti ditunjukkan pada Gambar. 7.28, di

mana Ch ,

mewakili kapasitansi diperkenalkan antara tegangan tinggi memimpin dan unsur-unsur penjaga.

Hal ini mengurangi distorsi yang diperkenalkan oleh pembagi asli.

Pembagi Tegangan kapasitansi

Pembagi tegangan kapasitansi yang ideal untuk pengukuran cepat naik tegangan dan dorongan.

Rasio kapasitansi tidak bergantung pada frekuensi, jika tahanan bocor mereka cukup tinggi untuk

diabaikan. Tapi biasanya pembagi yang terhubung ke sumber tegangan melalui lead panjang

yang memperkenalkan induktansi memimpin dan resistensi residual. Juga, kapasitansi digunakan

untuk pekerjaan tegangan yang sangat tinggi yang tidak sedikit dalam dimensi dan karenanya

tidak dapat dianggap sebagai elemen disejajarkan. Oleh karena itu, output dari pembagi untuk

frekuensi tinggi dan impuls terdistorsi seperti dalam kasus pembagi perlawanan.

Pembagi Kapasitansi Murni

Sebuah kapasitansi pembagi murni untuk pengukuran tegangan tinggi dan jaringan listrik yang

setara tanpa unsur liar ditunjukkan pada Gambar. 7.29. Rasio pembagi

(7.28)

Kapasitansi C1 terbentuk antara h.v. yang terminal sumber (impuls generator) dan bahwa benda

uji atau titik lain pengukuran The CRO terletak di layar terlindung sekitarnya kapasitansi C2. C2

meliputi kapasitansi digunakan, kapasitansi memimpin, kapasitansi masukan dari CRO, dan

lainnya

kapasitansi tanah . Keuntungan dari hubungan ini adalah bahwa pembebanan pada sumber

diabaikan , tetapi gangguan kecil di lokasi C2 atau hv elektroda atau adanya benda liar di

dekatnya mengubah C1 kapasitansi , dan karenanya rasio pembagi terpengaruh .

Dalam banyak kasus standar udara atau gas terkompresi kapasitor digunakan yang memiliki

konstruksi silinder koaksial . Rasio akurat yang bisa dihitung sampai dengan 1000:1 telah dicapai

untuk tegangan impuls maksimum 350 kV , dan batas atas frekuensi adalah sekitar 10 MHz .

Untuk lebih kecil atau sedang tegangan tinggi ( hingga 100 kV ) pembagi kapasitansi dibangun

dengan batas atas frekuensi 200 MHz .

Tipe lain dari desain yang sering digunakan adalah untuk membuat C1 terdiri dari sejumlah

kapasitor C1 seri untuk diberikan tegangan V1 . Dalam kasus seperti rangkaian ekuivalen adalah

sama dengan unit tali insulator yang digunakan dalam jalur transmisi (Gambar 7.30 ) . Distribusi

tegangan sepanjang rantai kapasitor non - linear dan karenanya menyebabkan distribusi

gelombang output. Tapi kesalahan rasio adalah konstan dan tidak tergantung pada frekuensi

dibandingkan dengan pembagi perlawanan. Sebuah rangkaian ekuivalen disederhanakan

ditunjukkan pada Gambar . 7.30 b , yang dapat digunakan jika C1 « C2 dan Cg « C1 . Rasio

tegangannya adalah

(7.29)

Rasio ini adalah konstan dan memberikan kesalahan kurang dari 5% saat C \ = 3Cg. Rangkaian

ekuivalen ini cukup memuaskan hingga 1 MHz.

Bidang Controlled Pembagi Tegangan Distribusi medan elektrostatik atau kapasitif perisai atau cincin penjaga ditempatkan di atas

sebuah pembagi resistif untuk menegakkan medan seragam di lingkungan dan di sepanjang

pembagi dapat diadopsi untuk pengukuran tegangan tinggi. Diagram skematik ditunjukkan pada

Gambar. 7.31 dan rangkaian ekuivalen adalah sama seperti yang diberikan pada Gambar. 7.28.

Perisai adalah bentuk kerucut. RI adalah resistensi non-linear dalam arti hambatan per satuan

panjang tidak sama tetapi variabel. Keuntungan utama adalah bahwa

kapasitansi per satuan panjang kecil dan karenanya memuat efek berkurang. Kadang-kadang

hambatan R2 paralel bersama dengan induktansi dan kapasitansi shunt menyebabkan osilasi

seperti ditunjukkan pada Gambar. 7.32a. Osilasi dapat dikurangi dengan menambahkan resistansi

Rd redaman ^ seperti ditunjukkan pada Gambar. 7.31. Pembagi tersebut dibangun untuk sangat

tegangan tinggi (hingga 2 MV) dengan waktu respon kurang dari 30 ns. Kolom resistensi, R1

terbuat dari 20 ohm kilo. Tanggapan langkah pembagi seperti ditunjukkan pada Gambar. 7.32,

dengan dan tanpa resistor redaman. Dengan damping resistor yang tepat (R4) waktu respon jauh

lebih sedikit dan overshoot berkurang.

Mixed R-C Potensi Pembagi

Pembagi potensial campuran menggunakan elemen RC secara seri atau paralel. Salah satu

metode adalah untuk menghubungkan kapasitansi secara paralel dengan masing-masing R’1

Unsur ini berhasil digunakan

untuk pembagi tegangan dari 2 MV dan di atas. Sebuah konstruksi yang lebih baik adalah untuk

membuat koneksi elemen seri RC. Rangkaian ekuivalen konstruksi seperti ditunjukkan pada

Gambar. 7.33. Pembagi tersebut dibuat untuk 5 MV dengan waktu respon kurang dari 30 n s.

Lengan tegangan rendah R2 diberikan “L memuncak "dengan menghubungkan variabel

induktansi L secara seri dengan R2 - Respon langkah dari pembagi dan koneksi skematik lengan

tegangan rendah ditunjukkan pada Gambar 7.34 Namun, untuk benar.. dirancang pembagi

tegangan L memuncak tidak akan diperlukan.

R - C Potensi pemisah untuk 2 rating MV dan di atasnya

Pembagi tegangan yang digunakan untuk mengukur lebih dari satu juta volt melemahkan sinyal

pengukur untuk nilai di kisaran 100 V untuk beberapa ratus volt . Kriteria yang dibutuhkan untuk

menilai pembagi adalah : ( i ) bentuk tegangan dalam susunan tes harus ditransfer tanpa distorsi

ke sisi LV , ( ii ) perilaku perpindahan determinationof sederhana harus dipastikan , dan ( iii )

mereka harus cocok untuk penggunaan serbaguna , yaitu untuk digunakan dengan ac tegangan

frekuensi daya , switching tegangan impuls serta dengan tegangan impuls petir / Kondisi ini

mengharuskan bahwa pembagi harus memiliki bandwidth yang luas . Persyaratan di atas

umumnya dipenuhi oleh ( a) secara optimal teredam pembagi RC , atau ( b ) di bawah teredam

atau teredam rendah pemisah RC . The tegangan tinggi lengan pembagi tersebut terdiri dari unit

seri RC sementara lengan sekunder biasanya merupakan seri RC atau rangkaian paralel . Dalam

kasus pembagi optimal teredam , √ , di mana L1 adalah induktansi dari tegangan

tinggi memimpin dan H.V bagian dari pembagi , dan Cg adalah kapasitansi setara dengan tanah .

Biasanya resistance ini akan 400-1.000 ohm . Di sisi lain , untuk pembagi rendah atau

underdamped , R1 akan sama dengan 0,25-1,5 kali √ di mana L adalah induktansi untuk loop

pengukuran lengkap dan C1 adalah kapasitansi dari HV bagian dari pembagi . Dalam hal ini ,

nilai normal R1 terletak antara 50 dan 300 ohm . Tanggapan langkah dari dua jenis pembagi yang

disebutkan di atas ditunjukkan pada Gambar . 7.35 . Dalam praktek yang sebenarnya , karena

waktu besar konstan ( Rd + R1 ) C1 , optimal teredam pembagi mempengaruhi tegangan bentuk

pada impuls petir Standard benda uji kadang-kadang tidak dapat dihasilkan dengan spesifikasi

standar yang benar . Dengan demikian , R - C pembagi potensial

tidak cocok untuk pengukuran dengan benda uji kapasitansi yang sangat rendah. The RC

pembagi tindakan rendah atau underdamped sebagai kapasitansi beban dan pembagi tegangan,

dan cocok untuk aplikasi lebih dari bandwidth yang luas, ie. ac, beralih impuls, impuls petir,

gelombang cincang dll pembagi underdamped RC juga cocok untuk pengukuran curam

gelombang impuls fronted. Sebuah catatan khas gelombang impuls petir (1.2/50 gelombang µs)

diperoleh dengan menggunakan kedua jenis di atas pembagi ditunjukkan pada Gambar. 7.36.

Dapat dicatat bahwa meskipun respon tangga miskin dalam kasus pembagi underdamped,

mereka dapat digunakan untuk mengukur gelombang impuls standar untuk akurasi yang lebih

baik.

Koneksi yang berbeda Bekerja dengan Pembagi Potensial

Pengaturan yang berbeda dan koneksi tegangan atau pembagi potensial dengan osiloskop sinar

katoda ditunjukkan pada Gambar . 7.37 dan 7.38 .

Sebuah pengaturan sederhana pembagi resistensi ditunjukkan pada Gambar . 7.37 a .

Kemungkinan kesalahan adalah ( i ) R2 ≠ Z0 ( lonjakan impedansi kabel ) , (ii ) kapasitansi

thecableand CRO shunting RI dan karenanya memperkenalkan distorsi , ( iii ) pelemahan atau

penurunan tegangan lonjakan kabel Z0 , dan ( iv ) kapasitansi tanah efek . Kesalahan ini sudah

dibahas di Sec . 7.2.7 . Untuk menghindari refleksi di persimpangan kabel dan / ? 2 » 82

bervariasi dan disesuaikan untuk memberikan respon langkah terbaik . Ketika fungsi tegangan

unit diterapkan pada rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar . 7.37 b , efek kabel adalah untuk

mengambil sebagian kecil dari tegangan [ C1 /( C1 + C2 ] ke dalamnya dan menyebabkan refleksi

pada akhir input. Pada awalnya bertindak kabel seperti resistensi dari value = Z0 impedansi

gelombang , tetapi kemudian berperilaku seperti sebuah kapasitor nilai yang sama dengan

kapasitansi total dari kabel . perilaku ini memperkenalkan distorsi dan dikompensasi dengan

menggunakan koneksi perpecahan kapasitor sebagai shqwn pada Gambar . 7.37 c dengan ( C1 +

C2 )= ( C3+Ck)) [ Ck = kapasitansi dari kabel ] . Di sisi lain jika Ck ( C1 + C2 + Ck ) = 0,1 ,

kesalahan akan kurang dari 1,5 % .

Pengaturan untuk pembagi potensial campuran ditunjukkan pada Gambar. 7.38. Pengaturan

ditunjukkan pada Gambar. 7.38a dimodifikasi dan ditingkatkan dalam penyusunan Gambar.

7.38b. dengan

(7.30)

(7.31)

respon sangat meningkat. Pengaturan ditunjukkan pada Gambar. 7.38c sederhana dan

memberikan pencocokan impedansi yang diinginkan.

Lengan tegangan LOMT dari sistem pengukuran yang terhubung ke tegangan

jangka pembagi garis

Modus sambungan dan pengaturan tata letak lengan sekunder pembagi sangat penting untuk

pengukuran distortionless transien cepat. L.V. The lengan pembagi sendiri memperkenalkan

distorsi besar jika tidak terhubung dengan benar. Koreksi yang berbeda digunakan untuk

menghubungkan LV lengan dengan alat ukur melalui kabel sinyal ditunjukkan pada Gambar.

7.37 dan 7.38. Sinyal kabel Z0 mungkin diasumsikan loss-bebas sehingga impedansi gelombang,

Zp = √ tidak tergantung pada frekuensi dan waktu perjalanan sinyal, T0 = √ (lihat Bab 8

untuk rincian). Dalam kasus resistensi pembagi,. Pencocokan kabel dicapai dengan memiliki

resistensi murni, R2 = Z0 di ujung kabel. Kabel surge Z0 dan perlawanan R2 merupakan bagian

yang tidak terpisahkan dari sistem kabel. Biasanya, Zb memiliki nilai 50 atau 75 ohm. Dalam

praktek yang sebenarnya, kabel sinyal yang memiliki kerugian akibat efek kulit pada frekuensi

tinggi dan karenanya Z0 menjadi kuantitas yang kompleks. Dengan demikian, pencocokan RI

dengan Z0 harus dilakukan pada frekuensi tinggi atau dengan masukan langkah seperti yang

ditunjukkan sebelumnya. Dalam kasus kabel panjang, resistansi kabel termasuk dari kawat

perisai harus diambil sebagai bagian dari perlawanan yang cocok. Rasio pembagi dalam kasus

koneksi yang ditunjukkan pada gambar 7.37

(7.32)

Untuk pembagi kapasitansi, kabel sinyal tidak dapat sepenuhnya cocok. Sebuah tahanan rendah

dihubungkan secara paralel dengan C2 akan memuat lengan L. V dan karenanya, output akan

menurun. Koneksi resistensi R = ZQ pada akhir input (lihat gambar 7.37 dan 7.38) akan

membuat tegangan pada CRO sama dengan yang di C2. Rasio tegangan transien, pada t = O

diberikan sebagai

(7.33)

Dimana CK adalah kapasitansi kabel.

Dengan demikian, sebuah overshoot awal AV = Ck /(C1 + C2) akan muncul. Ini akan menjadi

baik kecil atau diabaikan untuk panjang kabel menengah dan rendah, dan nilai-nilai tinggi

kapasitansi C2. Kesalahan ini dapat dihindari dan respon ditingkatkan dalam kasus pembagi RC

dengan menggunakan pengaturan yang ditunjukkan pada Gambar. 7.38.

Biasanya, L.V. yang lengan yang dibuat co-aksial dan diapit kotak logam yang kokoh

didasarkan. Resistor seri digunakan dalam R - C pembagi merupakan bagian integral dari LV

pembagi ini lengan. Selanjutnya, semua L.V. yang kapasitor lengan dan induktor harus memiliki

induktansi yang sangat rendah. Sebuah L.V. khas pengaturan lengan ditunjukkan pada Gambar.

7.39.

7.2.8 Puncak Reading voltmeter untuk Impulse Tegangan

Kadang-kadang cukup jika nilai puncak gelombang tegangan impuls diukur , bentuk

gelombang yang mungkin sudah diketahui atau ditetapkan oleh sumber itu sendiri . Hal ini

sangat berguna dalam pekerjaan pengujian impuls rutin . Metode yang serupa dengan yang

digunakan untuk ac tegangan puncak nilai pengukuran . Instrumen ini biasanya terhubung ke

lengan tegangan rendah dari pembagi potensial dijelaskan dalam Sec . 7.2.7 . Rangkaian dasar

bersama dengan rangkaian ekivalen dan karakteristik respon ditunjukkan pada Gambar . 7.40 .

Rangkaian hanya terdiri dari rectifier katup

Diode D digunakan untuk tegangan positif saja. Untuk negatif, dioda harus terhubung secara

terbalik. Ketika tegangan impuls v ( t ) muncul di lengan tegangan rendah dari potensi pembagi ,

kapasitor Cm dibebankan pada nilai puncak pulsa . Ketika amplitudo sinyal mulai menurun

diode menjadi terbalik bias dan mencegah pemakaian dari Cm kapasitor . Tegangan

dikembangkan di seluruh Cm diukur dengan voltmeter impedansi tinggi ( voltmeter elektrostatik

atau elektrometer ) . Sebagai dioda D memiliki ketahanan maju terbatas , tegangan yang Cm

dibebankan akan kurang dari puncak sebenarnya sinyal , dan dimodifikasi oleh jaringan RC

perlawanan dioda dan Cm pengukuran kapasitansi . Kesalahan ditunjukkan pada Gambar . 7.4Oc

. Eiror dapat diperkirakan jika gelombang diketahui . Pemain depan yang sebenarnya

hambatan dari dioda D (nilai dinamis) adalah sulit untuk memperkirakan, dan karenanya meter

dikalibrasi menggunakan osiloskop. Voltmeter puncak untuk kedua polaritas menggunakan

pembagi resistansi dan kapasitansi pembagi ditunjukkan pada Gambar. 7.41. Dalam pengaturan

ini, tegangan baik polaritas ditransfer menjadi sinyal positif ukur proporsional oleh resistif atau

kapasitif pembagi tegangan dan rangkaian dioda. Jaringan aktif dengan rangkaian umpan balik

yang digunakan dalam instrumen komersial, sehingga pulsa cepat naik juga dapat diukur.

Instrumen menggunakan pembagi kapasitor memerlukan ketahanan debit di seluruh lengan

tegangan rendah untuk mencegah penumpukan dc biaya.

7.3 Pengukuran Arus Tinggi DC, AC Dan Arus Impulse

Dalam sistem tenaga , itu sering perlu untuk mengukur arus tinggi , yang timbul akibat

arus pendek . Untuk melakukan kenaikan suhu dan tes panas berjalan pada peralatan listrik

seperti konduktor , kabel , pemutus sirkuit , dll , pengukuran arus tinggi diperlukan . Selama

pembuangan petir dan switching transien juga , besaran besar arus gelombang impuls dan

switching terjadi , yang memerlukan teknik pengukuran khusus pada tingkat potensi tinggi .

7.3.1 Pengukuran Langsung Arus Tinggi

Besarnya arus tinggi langsung diukur menggunakan shunt resistif nilai ohmic rendah.

Penurunan tegangan pada resistansi diukur dengan millivoltmeter a . Nilai resistansi bervariasi

biasanya antara 10 dan 13 pfl mW . Hal ini tergantung pada efek pemanasan dan loading

diizinkan di sirkuit . Resistor arus tinggi biasanya minyak tenggelam dan dibuat sebagai tiga atau

empat resistensi terminal ( lihat Gambar . 7.42 ) . Jatuh tegangan shunt ini terbatas pada beberapa

milivolt ( < 1 Volt ) di sirkuit listrik .

Generator Hall untuk Pengukuran Arus DC

Prinsip dari "efek Hall" yang memanfaatkan dalam mengukur arus langsung yang sangat tinggi.

Jika arus listrik mengalir melalui pelat logam yang terletak di medan magnet tegak lurus itu,

pasukan Lorenz akan membelokkan elektron dalam struktur logam dalam arah normal ke arah

kedua arus dan medan magnet. Menghasilkan ggl dalam arah normal, disebut 'HaIl tegangan'.

Hall tegangan sebanding dengan arus i, magnet fluks kepadatan B, dan timbal balik dari pelat

tebal d; konstanta proporsionalitas /? disebut * koefisien 4HaIl ".

(7.34)

Untuk logam koefisien Hall sangat kecil, dan bahan karenanya semi-konduktor yang digunakan

untuk koefisien Hall tinggi. Dalam pengukuran arus yang besar, pembawa arus konduktor

dikelilingi oleh rangkaian magnetik besi buang biji, sehingga medan magnet intensitas H = (/ / 5)

diproduksi di celah udara kecil di inti. The Hall elemen ditempatkan di celah udara (ketebalan S),

dan dc konstan kecil saat melewati elemen. Susunan skematis ditunjukkan pada Gambar. 7.43.

Tegangan dikembangkan di seluruh elemen Hall arah normal sebanding dengan dc / saat ini.

Dapat dicatat bahwa koefisien Hall /? tergantung pada suhu dan kekuatan medan magnet yang

tinggi, dan kompensasi yang cocok harus disediakan bila digunakan untuk pengukuran arus yang

sangat tinggi.

Gambar. 7.43 Hall Generator untuk mengukur arus tinggi DC

7.3.2 Pengukuran Frekuensi Tegangan Tinggi pada Arus Ac

Pengukuran arus frekuensi daya biasanya dilakukan dengan menggunakan transformator

arus saja, karena penggunaan shunt saat ini melibatkan kehilangan daya yang tidak perlu. Juga

transformer saat memberikan isolasi listrik dari tegangan tinggi sirkuit dalam kekuasaan sistem.

Transformer saat ini digunakan beberapa tegangan ekstra tinggi (EHV) sistem yang cukup

berbeda dari desain konvensional karena mereka harus disimpan pada tegangan yang sangat

tinggi dari tanah. Sebuah skema baru pengukuran transformator arus memperkenalkan

1. EHV konduktor

2. penginderaan saat transformator

3. Power supply CT.

4. Power supply PT.

5. Sinyal analog-digital converter

6. Insulator untuk EHV

7. Elektro-optik kaca serat

8. Seri ohmik tinggi perlawanan

9. Konverter digital-analog

10. Menunjukkan atau merekam satuan

gambar. 7.44 transformator saat ini dengan

elektro-optik konverter sinyal untuk sistem EHV.

elektro-optik teknik dijelaskan pada Gambar. 7.44. Sebuah sinyal tegangan sebanding dengan

mengukur arus yang dihasilkan dan ditransmisikan ke sisi tanah melalui elektro-optik perangkat.

Pulsa cahaya sebanding dengan tegangan sinyal ditransmisikan oleh serat bundel kaca optik

untuk photodetektor dan diubah kembali menjadi analog sinyal tegangan. Akurasi yang lebih

baik dari ± 0,5% telah diperoleh pada nilai saat ini sebagai serta untuk arus sirkuit pendek yang

tinggi. Daya yang diperlukan untuk converter sinyal dan perangkat optik yang diperoleh dari

transformator arus dan tegangan sesuai seperti yang ditunjukkan dalam Gambar. 7.44.

7.3.3 PENGUKURAN FREKUENSI TINGGI DAN ARUS IMPULSE

Dalam aplikasi sistem kekuasaan serta dalam bidang ilmiah dan teknis lainnya , itu

adalah sering diperlukan untuk menentukan amplitudo dan bentuk gelombang dengan cepat

bervariasi tinggi arus. Arus impuls yang tinggi terjadi pada pembuangan petir , busur listrik dan

pasca Fenomena busur studi dengan pemutus sirkuit , dan dengan studi mengalirkan listrik fisika

plasma . Amplitudo saat ini mungkin berkisar dari beberapa ampere ke beberapa ratus

kiloamperes. Tingkat kenaikan untuk arus tersebut dapat setinggi 106-1.012 A/s, dan waktu

kenaikan dapat bervariasi dari beberapa mikrodetik untuk beberapa detik nano . Dalam semua

seperti kasus perangkat penginderaan harus mampu mengukur sinyal lebih lebar pita frekuensi .

Metode yang sering digunakan adalah pirau ( i ) resistif , ( H ) potensiometer magnetik atau

probe, dan ( Ui ) Faraday dan perangkat efek Hall. Akurasi pengukuran bervariasi dari 1 sampai

10 % . Dalam aplikasi di mana hanya pengukuran nilai puncak diperlukan , voltmeter membaca

puncak dijelaskan dalam Sec. 7.2.8 dapat digunakan dengan shunt cocok.

SHUNTS RESISTIF

Metode yang paling umum digunakan untuk pengukuran tinggi arus impuls adalah

rendah ohmik shunt resistif murni ditunjukkan pada Gambar. 7.45. Rangkaian ekuivalen

ditunjukkan pada Gambar. 7.45b. Arus yang melalui elemen resistif menghasilkan drop

tegangan v (t) = i (t) R. Sinyal tegangan yang dihasilkan ditransmisikan ke CRO melalui kabel

coaxial surge impedansi Zo. Kabel pada akhir osiloskop diakhiri oleh resistansi Ri = Zo.

(a) shunt ohmik (b) rangkaian Setara shunt

Gambar. 7.45 Kalibrasi rendah shunt Ohmic dan rangkaian ekivalen untuk impuls.

untuk menghindari refleksi. Unsur perlawanan, karena dimensi yang besar akan memiliki

induktansi L residu dan kapasitansi C. Terminal induktansi L mungkin diabaikan pada frekuensi

rendah (co), tetapi menjadi cukup besar pada frekuensi yang lebih tinggi (co) ketika Col adalah

urutan dari R. Demikian pula, nilai C harus dipertimbangkan ketika reaktansi 1/coC adalah nilai

sebanding. Biasanya L dan C menjadi signifikan atas frekuensi 1 MHz. Nilai resistansi biasanya

berkisar dari 10 jifl ke beberapa milliohms, dan drop tegangan biasanya tentang beberapa volt.

Nilai dari resistensi ditentukan oleh kapasitas termal dan disipasi panas dari shunt. Jatuh

tegangan shunt dalam domain frekuensi kompleks dapat ditulis sebagai:

dimana s adalah frekuensi kompleks atau Transformasi Laplace operator dan V (s) dan I (s)

kuantitas berubah dari sinyal v (t) dan i (t). Dengan nilai C diabaikan itu dapat diperkirakan

sebagai:

Bisa dicatat di sini bahwa induktansi liar dan kapasitansi harus dibuat sebagai sekecil mungkin

untuk respon frekuensi yang lebih baik dari shunt. Hambatan shunt adalah biasanya dirancang

dengan cara berikut untuk mengurangi efek liar. (a) desain jalur datar Bifilar, (b) koaksial tabung

atau desain shunt Park, dan (c) desain tupai koaksial kandang.

(a) Skema susunan. (b) Koneksi untuk potensi dan terminal saat

ini.

1. logam dasar

2. Terminal saat ini (Ci dan Cz)

3. Strip resistensi Bifilar

4. Isolasi spacer (teflon atau bakelite)

5. Konektor UHF Coaxial Pi, P2 - Potensi terminal

Gambar. 7.46 Bifilar datar jalur resistif shunt.

(a) Bifilar Jalur Shunt

Desain bifilar (Gambar 7.46) terdiri dari elemen resistor luka dalam arah yang

berlawanan dan dilipat kembali, dengan kedua ujung terisolasi oleh teflon atau kualitas

tinggi lainnya isolasi. Sinyal tegangan dijemput melalui frekuensi ultra high (UHF)

konektor coaxial. Shunt menderita induktansi liar yang terkait dengan elemen resistensi,

dan lead potensial terkait dengan panci kecil dari magnet fluks yang dihasilkan oleh arus

yang diukur. Untuk mengatasi masalah ini, koaksial shunts dipilih.

1. terminal saat ini

2. Coaxial elemen silinder resistif

3. Silinder koaksial konduktor kembali (tembaga atau kuningan tabung)

4. Potensi mengambil memimpin

5. Konektor UHF coaxial

gambar. 7.47 Skema susunan shunt Ohmic koaksial.

(B) KOAKSIAL TUBULAR ATAU PARK SHUNT

Dalam desain koaksial (Gambar 7.47) saat ini dibuat untuk masuk melalui silinder dalam atau

elemen resistif dan dibuat untuk kembali melalui budidaya silinder luar tembaga atau kuningan.

Jatuh tegangan elemen resistif diukur antara potensi titik pick-up dan kasus luar. Ruang antara

bagian dalam dan silinder luar adalah udara dan karenanya bertindak seperti isolator murni.

Dengan konstruksi ini,

batas frekuensi maksimum adalah sekitar 1000 MHz dan waktu respon beberapa nanodetik.

Batas atas frekuensi diatur oleh efek kulit dalam resistif elemen. Rangkaian setara shunt

diberikan pada Gambar. 7.48. Respon step dan respon frekuensi ditunjukkan pada Gambar. 7.49.

LQ induktansi ditunjukkan dalam Gambar. 7.48 dapat ditulis sebagai berikut.

dimana, μ = μo μ, permeabilitas magnetik, Ji0 = 4rc x 10 ~ "9

Vs / A cm adalah konstanta medan magnet vakum

d = ketebalan tabung silinder.

(a) rangkaian Tepat setara.

(b) Sederhana sirkuit.

L0 - Induktansi

Ro - DC resistensi L - 0,4310

n - Jumlah bagian per satuan panjang L'_ 043 L0

Gambar. 7.48 Sederhana dan tepat.

(a) Langkah respon (b) Frekuensi respon

(i) jumlah batang terlalu kecil

(ii) jumlah ideal batang

(iii) jumlah batang terlalu tinggi

Gambar. 7.50 Tanggapan sangkar tupai shunt untuk nomor yang berbeda dari batang.

Rangkaian ekivalen yang disederhanakan ditunjukkan pada Gambar. 7.48 mudah untuk

menghitung meningkat saat shunt The waktu naik sesuai yang ditentukan .

dan bandwidth yang ditentukan.

shunts tubular koaksial ini dibangun untuk puncak arus hingga 5OO kA; shunts dibangun untuk

puncak arus setinggi 200 kA dengan di / dt sekitar S x 1010 A / s memiliki diinduksi tegangan

kurang dari 5OVand jatuh tegangan shunt adalah sekitar 100 V.

( c ) Squirrel Cage Shunts Dalam aplikasi tertentu, seperti pengukuran arus pasca busur, nilai

ohmik tinggi pirau yang dapat menghilangkan energi yang lebih besar diperlukan. Dalam kasus

seperti pirau tubular tidak cocok karena keterbatasan mereka disipasi panas, tebal dinding lebih

besar , dan efek kulit . Untuk mengatasi masalah tersebut , silinder resistif digantikan oleh batang

tebal atau strip , dan struktur menyerupai konstruksi rotor ganda sangkar tupai motor induksi .

Rangkaian setara untuk konstruksi sangkar tupai berbeda , dan kompleks . The shunt

menunjukkan respon pucat untuk langkah masukan , dan kompensasi jaringan harus dirancang

untuk mendapatkan respon yang optimal . Dalam Gambar . 7,50 , yang Langkah respon (Gambar

7.5Oa ) dan frekuensi respon (Gambar 7.5Ob ) karakteristik yang diberikan . Kenaikan kali lebih

baik dari 8 ns dengan bandwidth yang lebih dari 400 MHz yang diperoleh untuk jenis shunt . A

R - C jaringan kompensasi biasa digunakan untuk ini shunt ditunjukkan pada Gambar . 7.51 .

R – Shunt Resistensi

Resistor dan kapasitor dalam mengkompensasi jaringan T ganda dan Gi – Ce

Gambar . 7.51 jaringan Kompensasi untuk pirau sangkar tupai.

(D) Bahan Dan Data Teknis Untuk Shunts Current Faktor penting untuk bahan dari pirau adalah

variasi resistivitas bahan dengan suhu. Pada 7.11 sifat fisik Table beberapa bahan dengan

koefisien temperatur rendah, yang dapat digunakan untuk konstruksi shunt diberikan.

Tabel 7.11 Sifat resistif Bahan

properti Konstant

a

Mangani

n

Nichrom

e

Jerman

perak

Paduan

Ferron

Tahanan P at 2O0C (Q-m) 0.49 x

10-6

0.43 x

10-6

1.33 x

10-6

0.23 x

10-6

0.49 x

10-6

Koefesian suhu per 0C(IO"6) 30 20 20 =50 40

Berat jenis sebesar 2O0C 8.9 8.4 8.1 =7.5 8.8

kg/litre

Spesifikasi Panas kilo kalori/

kg 0C 0.098 0.097 0.11 = 0.1 0.1

Pentingnya efek kulit telah ditunjukkan dalam desain shunt koaksial. Kedalaman kulit d

untuk bahan konduktivitas pada setiap frekuensi f yg ditentukan.

Kedalaman kulit, d, didefinisikan sebagai jarak atau kedalaman dari permukaan di mana

Intensitas medan magnet dikurangi menjadi ’l / e ‘ (e = 2,718 ...) dari nilai permukaan untuk

diberikan frekuensi /. Bahan rendah konduktivitas a (bahan resistivitas tinggi) memiliki

kedalaman kulit besar dan karenanya menunjukkan efek kulit kurang Ini dapat dinyatakan bahwa

shunt Ohmic rendah jenis koaksial atau jenis sangkar tupai pengukuran izin pembangunan arus

tinggi dengan waktu respon kurang dari 10 n s.

Pengukuran Arus Tinggi Impulse Menggunakan Potensiometer Magnetic (Rogowskl Colls)

Dan Magnetic Links

Jika kumparan ditempatkan mengelilingi sebuah konduktor membawa arus, sinyal tegangan

induksi dalam kumparan adalah v / (0 = Mdl (t) / dt dimana A / adalah induktansi timbal balik

antara konduktor dan koil, dan / (O adalah arus yang mengalir dalam konduktor. Biasanya, coil

adalah luka pada mantan bukan magnetik bentuk toroidal dan koaksial ditempatkan sekitar

konduktor membawa arus. Jumlah putaran pada koil dipilih untuk menjadi besar, untuk

mendapatkan cukup sinyal diinduksi. Kumparan luka cross-bijaksana untuk mengurangi

kebocoran induktansi. Biasanya sirkuit mengintegrasikan (lihat Gambar. 7.52) digunakan untuk

mendapatkan output sinyal tegangan sebanding dengan arus yang akan diukur. Tegangan

keluaran diberikan oleh.

Rogowski koil dengan sirkuit integrator elektronik atau aktif memiliki bandwidth yang besar

(Sekitar 100 MHz). Pada frekuensi lebih besar dari 100 MHz respon dipengaruhi oleh.

Gambar. 7.52 Rogowski koil untuk tinggi pengukuran arus impuls.

efek kulit, kapasitansi didistribusikan per satuan panjang di sepanjang kumparan, dan karena

gangguan yang elektromagnetik. Namun, miniatur probe setelah nanodetik waktu respon yang

dibuat menggunakan sangat sedikit berubah dari strip tembaga untuk pengukuran UHF.

Links Magnetic

Link Magnetic strip baja retentivity tinggi pendek diatur pada roda melingkar atau Drum. Strip

ini memiliki properti yang magnetisme remanen untuk pulsa saat ini 0,5 / 5 | i s adalah sama

dengan yang disebabkan oleh DC saat ini nilai yang sama. Oleh karena itu, ini dapat digunakan

untuk pengukuran nilai puncak arus impuls. Strip akan disimpan pada jarak yang dikenal dari

konduktor tercatat saat ini dan sejajar dengan itu The magnetisme remanen kemudian diukur di

laboratorium dari mana nilai puncak saat ini dapat diperkirakan. Ini berguna untuk pengukuran

lapangan, terutama untuk memperkirakan arus petir pada jaringan transmisi dan menara. Dengan

menggunakan jumlah link, pengukuran akurat dari nilai puncak, polaritas, dan persentase

osilasi dalam arus petir dapat dibuat.

Teknik lain untuk Impulse Pengukuran Lancar

(a) Balai Generator Generator Balai dijelaskan sebelumnya dapat digunakan untuk kapak. dan

impuls pengukuran arus juga. Bandwidth perangkat tersebut ditemukan sekitar 50 MHz dengan

perangkat kompensasi yang sesuai dan umpan balik. Efek kejenuhan dalam inti magnetik dapat

diminimalkan, dan perangkat tersebut telah digunakan untuk posting busur dan plasma

pengukuran arus. (b) Faraday Generator atau Ammeter Ketika sinar terpolarisasi linier melewati

kristal transparan dalam kehadiran medan magnet, bidang polarisasi dari berkas cahaya

mengalami rotasi. Sudut rotasi diberikan oleh:

V = konstanta kristal yang tergantung pada panjang gelombang cahaya,

B = kerapatan fluks magnet, dan

l = Panjang kristal.

Untuk mengukur bentuk gelombang dari arus besar dalam sistem EHV pengaturan ditunjukkan

pada Gambar . 7.53 dapat digunakan . Sebuah sinar cahaya dari sumber cahaya stabil dilewatkan

melalui polarizer P \ jatuh pada kristal F ditempatkan sejajar dengan magnet medan yang

dihasilkan oleh / saat ini . Berkas cahaya mengalami rotasi pesawatnya polarisasi . Setelah

melewati analisa , balok difokuskan pada photomultiplier ^ output yang diumpankan ke CRO .

Output balok disaring melalui

menyaring A / , yang memungkinkan hanya cahaya monokromatik Hubungan antara display

osilograf dan arus yang akan diukur adalah kompleks tapi dapat ditentukan . Keuntungan dari

metode ini adalah bahwa ( O tidak ada hubungan listrik antara sumber dan perangkat , ( H ) tidak

ada masalah thermal bahkan untuk arus besar beberapa kiloamperes , dan ( IH ) sebagai transmisi

sinyal melalui sistem optik , tidak ada masalah isolasi atau kesulitan muncul untuk sistem EHV .

Namun, perangkat ini tidak beroperasi untuk DC arus .

L - Sumber cahaya F - Kristal C-Photo-multiplier

PI - polarizer CRO - Recording osilograf

PZ - Analyser M –Filter

Gambar. 7.53 Metode Magneto-optik mengukur arus impuls.

7.4 KATODA sinar oscillograph UNTUK TEGANGAN IMPULSE DAN PENGUKURAN

LANCAR

Ketika bentuk gelombang yang bervariasi cepat sinyal (tegangan atau arus) harus diukur atau

direkam, kesulitan tertentu muncul. Nilai-nilai puncak dari sinyal dalam tinggi pengukuran

tegangan terlalu besar, mungkin beberapa kilovolt atau kiloamperes. Oleh karena itu, pengukuran

langsung tidak mungkin. Besarnya sinyal ini adalah skala turun oleh pembagi tegangan atau

pirau sinyal tegangan yang lebih kecil. Sinyal dikurangi Vm (f) biasanya sebanding dengan

kuantitas yang diukur. Prosedur transmisi sinyal dan menampilkan atau merekam sangat penting

yang terkait medan elektromagnetik dengan sinyal yang berubah dengan cepat menginduksi

mengganggu tegangan, yang harus dihindari. Masalah yang terkait dalam prosedur di atas adalah

dibahas dalam bagian ini.

7.4.1 Sinar Katoda Oscillograph Untuk Pengukuran Impulse

Oscillograph modern tabung katoda osiloskop dengan pengaturan fotografi digunakan untuk

merekam gelombang. Osiloskop sinar katoda untuk impuls bekerja dengan normal yang

memiliki input tegangan dari 5 m V/cm menjadi sekitar 20 V/cm. Selain itu, ada probe dan

attenuators untuk menangani sinyal hingga 600 V ( puncak ke puncak ) . itu bandwidth dan

waktu kenaikan osiloskop harus memadai . Kenaikan kali dari 5 n s dan bandwidth setinggi 500

MHz mungkin diperlukan . Kadang-kadang osiloskop uji lonjakan tegangan tinggi tidak

memiliki amplifier vertikal dan langsung membutuhkan tegangan input dari 10 V. Mereka dapat

mengambil sinyal maksimum sekitar 100 V (puncak ke puncak ) namun memerlukan attenuators

cocok untuk sinyal besar . Osiloskop dilengkapi dengan kamera baik untuk tujuan rekaman.

Tektronix Model 7094 ini dilengkapi dengan lensa 1 : 1,2 kamera polaroid yang menggunakan

10.000 ASA

Film yang memiliki kecepatan penulisan 9 cm / n s . Dengan cepat berubah sinyal , maka perlu

untuk memulai atau memulai osiloskop basis waktu sebelum sinyal mencapai osiloskop

membelokkan piring , jika tidak sebagian dari sinyal mungkin terlewatkan . Pengukuran tersebut

membutuhkan inisiasi akurat dari basis waktu horisontal dan dikenal sebagai memicu .

Oscilloscope biasanya dilengkapi dengan fasilitas memicu baik internal maupun eksternal .

Ketika memicu eksternal digunakan , karena dengan rekaman impuls , sinyal langsung

diumpankan untuk menjalankan waktu

1. Pemicu amplifier (a) masukan penguat Vertikal

2. Sweep Generator (b) Input untuk menunda baris

3. Delay line eksternal (c) Output delay line ke CROY piring

Gambar. 7.54a Blok diagram osiloskop tes gelombang (pengaturan lebih lama).

1. Hubungkan-in amplifier 4. pemicu amplifier

2. Yamplifier 5. Sweep Generator 3. Internal garis penundaan 6.

Xamplifier

Gambar. 7.54b Sederhana diagram blok osiloskop

uji lonjakan arus (skema yang baru).

dasar dan kemudian diterapkan pada pelat vertikal atau Y membelokkan melalui jalur delay. Itu

delay biasanya 0,1 sampai 0,5 | i s. Penundaan diperoleh dengan: (I) A long interkoneksi kabel

koaksial 20 sampai 50 m panjang. Memicu yang dibutuhkan diperoleh dari antena yang diinduksi

tegangan diterapkan ke memicu eksternal terminal. (2) Sinyal pengukuran ditransmisikan ke

CRO dengan kabel koaksial normal. Penundaan diperoleh dengan kabel panjang yang terhubung

eksternal koaksial untuk memberikan penundaan yang diperlukan. Susunan ini ditunjukkan pada

Gambar. 7.54. (3) generator impuls dan basis waktu CRO dipicu dari perangkat tersandung

elektronik. Sebuah pulsa pertama dari perangkat mulai saat CRO dasar dan setelah waktu yang

telah ditentukan pulsa kedua memicu impuls Generator.

7.4.2 Rujukan Instrumen dan Penyusunan Uji Sirkuit

Adalah penting bahwa lead, tata letak, dan koneksi dari sumber sinyal ke CRO harus diatur

sedemikian rupa sehingga tegangan induksi dan liar pick-up karena interferensi elektromagnetik

dihindari. Untuk perlahan-lahan berbagai sinyal, yang menghubungkan kabel berperilaku baik

sebagai kapasitif atau induktif tergantung pada beban pada akhir kabel. Untuk cepat naik sinyal,

bagaimanapun, kabel harus diperhitungkan sebagai transmisi baris dengan parameter

terdistribusi. Gelombang bepergian atau sinyal masuk kabel tersebut pertemuan impedansi

gelombang kabel. Untuk menghindari refleksi yang tidak perlu di kabel berakhir, itu harus

diakhiri dengan baik dengan menghubungkan resistensi sama dengan lonjakan arus impedansi

kabel. Dalam kabel, sinyal perjalanan dengan kecepatan kurang dari itu cahaya yang diberikan

oleh:

dimana C = 3 x 108 m / s dan er dan \ ir adalah permitivitas relatif dan relatif permeabilitas

masing-masing dari bahan kabel. Oleh karena itu kabel memperkenalkan waktu propagasi

terbatas

t = ⅟v X panjang kabel

Alat ukur seperti osiloskop memiliki impedansi masukan yang terbatas, biasanya sekitar 1-10

resistance MQ secara paralel dengan 10 sampai 50 pF kapasitansi. Ini impedansi pada frekuensi

tinggi (f * 100 MHz) adalah sekitar 8OQ dan dengan demikian bertindak sebagai beban pada

akhir kabel lonjakan arus. Beban ini melemahkan sinyal pada akhir CRO. Kabel pada frekuensi

tinggi tidak jalur transmisi lossless. Karena loss tahanan dalam konduktor dan kerugian

dielektrik dalam material kabel, mereka memperkenalkan redaman dan distorsi pada sinyal.

Distorsi kabel harus, harus dieliminasi sejauh mungkin. Kabel perisai juga menghasilkan suara,

tegangan akibat tanah lingkaran arus dan karena kopling elektromagnetik dari konduktor lainnya.

Dalam Gambar. 7.55, arus loop tanah dan jalan mereka ditunjukkan. Untuk menghilangkan

kebisingan ini tegangan beberapa pengaturan perisai seperti ditunjukkan pada Gambar. 7.56

mungkin harus digunakan.

1. potensi pembagi

2. Kabel sinyal koaksial

3. loop tanah

Gambar. 7.55 Tanah (oops dalam sistem pengukuran impuls.

1. Potensi pembagi 4. Kandang terlindung bagian dalam

2. Tiga kabel terlindung 5. mengakhiri impedansi

3. Luar pelindung penutup 6. CRO

Gambar. 7.56 pengukuran Impulse

menggunakan beberapa penutup pelindung dan kabel sinyal.

Faktor penting lainnya adalah tata letak kabel listrik dan sinyal impuls pengujian

laboratorium. Power dan interkoneksi kabel tidak boleh diletakkan dalam zig-zag cara dan tidak

harus lintas terhubung. Semua kabel listrik dan kabel kontrol memiliki untuk diatur melalui

dibumikan dan terlindung saluran. Sebuah tata letak skematik yang khas adalah ditunjukkan pada

Gambar. 7.57. Pengaturan ini harus menyediakan bercabang kabel dari pohon kabel dan tidak

membentuk loop. Dimana kondisi lingkungan yang begitu parah bahwa sinyal yang benar tidak

dapat diperoleh dengan semua tindakan pencegahan, teknik elektro-optik untuk transmisi pulsa

sinyal mungkin harus digunakan.

1. Ruang kontrol 4. Pusat kontrol 7. pembagi tegangan

2. Puncak pembacaan meter 5. Rectifier untuk 8. benda uji

3. Osilograf generator impuls 6. generator impuls 9. celah bidang

Gambar. 7.57 Tata letak laboratorium pengujian impuls dengan kontrol dan sinyal kabel.

PERTANYAAN

7.1: Sebuah pembangkit voltmeter harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat memiliki

kisaran 20-200 kV DC Jika meter menunjukkan membaca arus minimal 2 jia dan

arus maksimum 25 | iA, apa yang harus kapasitansi dari pembangkit voltmeter menjadi? Solusi:

Asumsikan bahwa motor penggerak memiliki kecepatan sinkron 1500 rpm.

Dimana,

V = tegangan yang diberikan,

Cm = kapasitansi meter, dan

ω = kecepatan sudut dari dorongan

Berganti,

Kapasitansi meter harus 0,9 pF. Meter akan menunjukkan 20 kV pada saat ini 2 μA dan 200 kV

pada arus dari 20 μA.

7.2: Desain voltmeter puncak membaca bersama dengan mikro-ammeter cocok sedemikian rupa

sehingga akan dapat membaca tegangan, hingga 100 kV (puncak). Kapasitansi potensi pembagi

yang tersedia adalah rasio 1000:1. Solusi: Biarkan voltmeter puncak membaca menjadi tipe

Haefely ditunjukkan dalam Gambar. 7.17a. Biarkan mikro-ammeter memiliki rentang 0-10 μA.

Tegangan yang tersedia di lengan C2 = 100 x 10.000 x ⅟1000

= 100 V (puncak)

Resistansi seri R dalam seri dengan ammeter mikro

= 100/10 x 10‾⁶

= 10⁷Ω

CsR = l to 10 s

Mengambil nilai yang lebih tinggi dari 10 s, Cs = 10/10⁷

= 1 μF

Nilai Cs dan R adalah 1 μF dan 10⁷Ω

73: Hitung faktor koreksi untuk kondisi atmosfer, jika suhu laboratorium adalah 370C, tekanan

atmosfer adalah 750 mm Hg, dan basah Suhu bulb adalah 270C.

Solusi: Faktor kepadatan udara, pada saat t = 37⁰C

Dari Tawe 7.6 kerapatan udara koreksi faktor K = 0,9362. Dari Gambar. 10.1, mutlak

kelembaban (dengan ekstrapolasi) sesuai dengan suhu tertentu adalah 18 g/m3. Dari Gambar.

10.2, kelembaban faktor koreksi untuk SO Hz (kurva) adalah 0.92S. (Catatan: Tidak ada

kelembaban koreksi yang diperlukan untuk kesenjangan bola.)

7.4: Sebuah pembagi resistance 1400 kV (impuls) memiliki lengan tegangan tinggi dari 16 kilo-

ohm dan lengan tegangan rendah yang terdiri 16 anggota dari 250 ohm, 2 watt resistor secara

paralel. Pembagi terhubung ke CRO melalui kabel surge

impedansi 75 ohm dan diakhiri di ujung lain melalui resistor 75 ohm. Hitung rasio pembagi

tepat.

Solusi: h.v. resistensi lengan, R1 = 16.000 ohm.

l.v. lengan resistensi, R2 = 50/16 ohms

Mengakhiri perlawanan, R2’ = 75 ohms

karenanya, rasio pembagi,

7.5: The HV lengan sebuah /?-C, pembagi memiliki 15 angka dari 120 ohm resistor dengan 20

pF kapasitor ke tanah dari masing-masing titik persimpangan. L.V. The lengan resistensi adalah

5 ohm. Tentukan kapasitansi diperlukan dalam L.V. yang lengan untuk benar kompensasi.

Solusi: Tanah kapasitansi per unit = Cg = 20 pF Tanah kapasitansi efektif = Ce = (2/3) Cg.

= 2/3(15x20) (lihat gambar 7.34) = 20OpF.

Kapasitansi ini diasumsikan antara tap pusat HV yang arm tanah seperti ditunjukkan pada

Gambar. 7.28. disini

R1/2. = 15 x 120/2 = 900 ohms

R2 = 5 ohms.

Kemudian, konstanta waktu efektif dari pembagi = (R1/2 (2/3)Cg) = R1Cg/2

= ((900x200xl0‾¹²)/2s = 90ns

Membuat L.V. yang lengan waktu konstan untuk menjadi sama dengan lengan HV, yang

kapasitansi yang diperlukan untuk kompensasi dihitung sebagai berikut:

7.6: Sebuah shunt koaksial harus dirancang untuk mengukur arus impuls SO kA. Jika bandwidth

shunt adalah untuk setidaknya 10 MHz dan jika drop tegangan seberang shunt tidak boleh

melebihi SO V, menemukan nilai ohmik dari shunt dan yang dimensi.

Solusi: Perlawanan dari shunt (max) R = 50/50 x 10²

= 1 mΩ

Mengambil rangkaian ekivalen disederhanakan dari shunt seperti yang diberikan pada Gambar.

7.48 (b)

Hitungan Bandwidth B atau Lo

d, ketebalan tabung resistif silinder diambil dari pertimbangan bandwidth.

Dimana,

p = resistivitas material,

μ = μ0 = 4 π x 10⁷ H/m, dan

d = ketebalan tabung dalam meter

r = jari-jari tabung resistif,

l = Panjang tabung resistif,

d = ketebalan c.f tabung resistif, dan

p = resistivitas bahan tabung.

Saat banwidth,

Dimana, μ = μo μ7 = μo

Digantikan е = 10⁷Hz

P = 30 x l0‾⁸ nm

Biarkan panjang / diambil sebagai 10 cm atau 10‾¹ m;

Untuk konduktor kembali tabung luar dapat diambil untuk memiliki panjang = 10 cm, jari-jari =

30 mm, dan ketebalan 1 mm =, dan dapat dibuat dari tembaga atau kuningan.

7.7: Sebuah kumparan Rogowski harus dirancang untuk mengukur arus impuls 10 kA memiliki

laju perubahan arus 1011 A / s. Saat ini dibaca oleh seorang VTVM sebagai penurunan potensial

di sirkuit mengintegrasikan terhubung ke sekunder. Perkiraan nilai-nilai induktansi, resistansi,

dan kapasitansi untuk dihubungkan, jika pembacaan meter adalah menjadi 10 V untuk defleksi

skala penuh.

Solisinya,

mengambil nilai-nilai puncak.

Interval waktu dari perubahan variasi sinusoidal dengan asumsi saat ini adalah

(Perlu dicatat bahwa untuk frekuensi tertentu, Xc «R \ jika frekuensi rendah Tanggapan akan

menjadi miskin. HereXc at / = 107/4 adalah 60Ji saja.) Contoh 7.8: Jika kumparan pada Contoh

7.7 akan digunakan untuk mengukur arus impuls 8/20 M-s gelombang dan arus puncak yang

sama, apa yang harus RC mengintegrasikan sirkit.

Solusi: Dalam kasus ini, frekuensi terendah untuk dibaca harus setidaknya - to - dari

terendah frekuensi komponen hadir dalam bentuk gelombang.

Frekuensi yang sesuai dengan waktu ekor